仪器网（yiqi.com）欢迎您！

今天我们来说说激光器线宽的表征方式：kHz与nm的换算关系。

窄线宽激光器有一个非常重要的指标 ☞ 线宽

那么什么是线宽呢？比如有一个激光信号（单色光谱），但这个单色光谱是相对于普通连续光谱而言的，实际上每个原子、分子的运动状态并不完全相同，电子能态也有微小差别，电子跃迁释放的能量就有微小差别。最简单的例子比如：激光器的工作物质里面有同位素……这样，把此激光信号打到分光镜里看光谱，这个谱线就不是一条线，而是有一定宽度的一个谱线，这个宽度叫做“谱线宽度”，简称线宽，用FWHM可以量化线宽，即Full width at half maximum，光谱的半高宽度。

而线宽的表征单位可以用频率（MHz 或 kHz）或波长（nm）来表示。但是这两个单位怎么换算经常有小伙伴很困扰。今天就为大家解答下。

具体换算关系如下：

　　（1）c=v*λ

　　（2）△v=c/(λ*λ)*△λ

　　（3）△x=c/△v

（其中△v为用Hz表示的线宽，△λ为用nm表示的线宽。频率：v、光速：c、波长：λ、相干长度：△x）

敲黑板划ZD：

如果懒得记公式的话也可以简单记住，波长为1550nm时，100GHz=0.8nm就可以了。

比如：波长1550nm的窄线宽激光器，如线宽用Hz表示为100MHz，则换算用nm来表示为0.0008nm，这算是很窄线宽的激光器了。

不过目前更窄的激光器线宽可以做到小于5kHz。比如NKT的窄线宽激光器就可以达到线宽小于0.1kHz。

激光器的线宽越窄相干性越好，所以窄线宽光纤激光器在超高精度激光雷达、船舶水听器、航天器对接、卫星间通信及光纤通信领域具有极其广泛的应用。

一直以来，对于乙炔锁频激光系统的科学研究，要求1542nm种子激光器具有窄线宽、无跳模、高可靠特性。例如在频率梳、光谱学、计量学或激光冷却及俘获的科研领域，长久的稳定性和精确的波长控制对于锁定和稳定波长至关重要。

基于KOHERAS BASIK X15的高稳定和窄线宽激光器系统

基于乙炔锁频激光技术，可以获得更高的波长稳定性系统, 对此，NKT Photonics针对1542nm激光器优化产品性能，目前Koheras BASIK X15已经逐步成为基于乙炔锁频系统中种子激光器的选择。更为重要的是，Koheras BASIK X15模块是目前商用级别中线宽最窄且无跳模的激光器，洛伦兹线宽＜100Hz。

基于乙炔吸收的稳频激光器系统结构如上图所示，其中种子激光是NKT Photonics的Koheras BASIK X15，波长为1542nm。

相位噪声指标规格如下：

Koheras BASIK X15既可以用于石油钻井平台，因为其具有更高的可靠性，也可以用于科研实验平台，因其具有良好的规格指标。

Koheras光纤激光器结构紧凑，在恶劣环境中可以正常运行的寿命超过10年，且故障率低于1%，因其优异的光学和结构设计，使得Koheras激光器免校准和免维护，使用起来更加便捷且可靠。

NKT Photonics工业级OEM激光器结构设计可靠、抗环境影响能力强，无论室外和室内的工作环境，都可以保证性能指标，其已经为众多先进的实验室提供了激光器，例如丹麦国家计量研究所和尼尔斯玻尔研究所的量子光学和光子学实验室等。

NKT Photonics已经销售了超过15000台Koheras激光器，该激光器可以用于石油钻井平台勘探、潜艇侦查、风力涡轮机检测，甚至在太空探索中也有应用。NKT对于窄线宽激光器的研究已经超过20年，并且NKT在窄线宽激光领域会持续领先，相信不久的将来，它将出现在您的实验室中。

参考文献

[1]Comb-locked frequency-swept synthesizer for high precision broadband spectroscopy by Riccardo Gotti, Thomas Puppe, Yuriy Mayzlin, Julian Robinson-Tait, Szymon Wójtewicz, Davide Gatti, Bidoor Alsaif, Marco Lamperti, Paolo Laporta, Felix Rohde, Rafal Wilk, Patrick Leisching, Wilhelm G. Kaenders, Marco Marangoni published in Scientific Reports, 2020.

[2]Optical Frequency References thesis by Martin Romme Henriksen, Niels Bohr Institute, 2019.

[3]Optical frequency standard of continuous wave for fiber communication based on optical comb by Ruiyuan Liu, Ye Li, Cheng Qian, Dawei Li, Jianxiao Leng, Jianye Zhao published in Optics Communications, 2018.

[4]Investigating the use of the hydrogen cyanide (HCN) as an absorption media for laser spectroscopy by Martin Hosek, Simon Rerucha, Lenka Pravdova, Martin Cizek, Jan Hrabina, Petr Jedlicka and Ondrej Cip, published in SPIE Proceedings of the 21st Czech-Polish-Slovak Optical Conference on Wave and Quantum Aspects of Contemporary Optics, 2018.

[5]Enhancement of the performance of a fiber-based frequency comb by referencing to an acetylene-stabilized fiber laser by Thomas Talvard, Philip G. Westergaard, Michael V. DePalatis, Nicolai F. Mortensen, Michael Drewsen, Bjarke Gøth, Jan Hald, published in Optics Express 2017.

[6]Optical frequency standard using acetylene-filled hollow-core photonic crystal fibers by Marco Triches, Mattia Michieletto, Jan Hald, Jens Kristian Lyngsø, Jesper Lægsgaard, Ole Bang published in Optics Express, 2015.

翻译：翟宇佳

国际知名的安防监控领域集成商Ava集团技术部门Future Fiber Technologies（FFT）与制造合作伙伴SFO Technologies决定选择NKT Photonics作为其在印度进行的大规模安全数据网络项目的激光模块合作伙伴。在该项目中，NKT Photonics为Future Fiber Technologies（FFT）的光纤入侵检测和定位系统提供光纤窄线宽激光器光源。

在NKT Photonics与Future Fiber Technologies（FFT）达成合同协议后的三个月内，整个网络部署将需要2,000多台Koheras光纤窄线宽激光器，并为Future Fiber Technologies未来7年系统需求及系统维护提供光纤激光器服务。

Future Fiber Technologies（FFT）给印度客户提供超大规模的DAS分布式声学传感系统进行网络监控，NKT Photonics窄线宽激光器是分布式声学传感（DAS）系统中的关键组件，确保该系统可以实现数千公里长的网络监测距离。

超大规模的DAS系统对激光器有很高的要求，必须具有非常低的强度和相位噪声，以实现长距离传感，并确保事件检测的灵敏度和最少的系统误报，与此同时，激光器必须在恶劣且通常不可预测的环境中，高可靠性的长期运行。

NKT Photonics Koheras产品线经理Søren Løvgreen表示：“该项目证明了NKT Photonics低噪声光纤激光器产品线JJ的性能和质量，已经与FFT达成长期合作，很荣幸可以成为该项目的激光器供应商。”NKT 已经在光纤传感领域完成了超过10,000个KOHERAS激光器发货。

凌云公司所代理的NKT窄线宽光纤激光器具有低于100Hz以下的极窄线宽，目前可以提供1030nm-1120nm以及1535nm-1580nm的波长选择。

NKT Photonics 是用于长距离光纤传感的低噪声激光器的领先供应商，目前已在管道安全，地震监测，振动测量以及LIDAR等中应用。