Study on Linewidth and Phase Noise Characteristics of a Narrow Linewidth External Cavity Diode Laser

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作者
Sheng Hu,Puchu Lv,Chenggang Guan,Shasha Li,Haixin Qin,Xiaoqiang Li,Xuan Chen,Linfeng Zhan,Weiqi Wang,Yifan Xiao,Minghu Wu
出处
期刊:Sensors [MDPI AG]
卷期号:24 (4): 1103-1103 被引量:1
标识
DOI:10.3390/s24041103
摘要

In the field of inter-satellite laser communication, achieving high-quality communication and compensating for the Doppler frequency shift caused by relative motion necessitate lasers with narrow linewidths, low phase noise, and the ability to achieve mode-hop-free tuning within a specific range. To this end, this paper investigates a novel external cavity diode laser (ECDL) with a frequency-selective F-P etalon structure, leveraging the external cavity F-P etalon structure in conjunction with an auxiliary filter to achieve single longitudinal mode selection. The laser undergoes linewidth testing using a delayed self-heterodyne beating method, followed by the testing of its phase noise and frequency noise characteristics using a noise analyzer, yielding beat spectra and noise power spectral density profiles. Furthermore, the paper introduces an innovative bidirectional temperature-scanning laser method to achieve optimal laser-operating point selection and mode-hop-free tuning. The experimental results showcase that the single longitudinal mode spectral side-mode suppression ratio (SMSR) is around 70 dB, and the output power exceeds 10 mW. Enhancing the precision of the F-P etalon leads to a more pronounced suppression of low-frequency phase noise, reducing the Lorentzian linewidth from the initial 10 kHz level to a remarkable 5 kHz level. The bidirectional temperature-scanning laser method not only allows for the selection of the optimal operating point but also enables mode-hop-free tuning within 160 pm.
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