重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
激光线宽作为表征激光相干性的重要参数，自激光技术诞生以来就备受人们关注。窄线宽激光器由于光谱纯度高、相干长度长、相位噪声低等优点，被广泛应用于引力波探测、冷原子物理、相干光通信、光学精密测量，以及微波光子信号处理等领域。随着现代信息技术的发展，窄线宽激光器作为这些应用的核心光源，在固有的线宽、噪声等参数得到进一步优化的同时也被期望拥有一些新的性能，如参数的极致调控、时频超稳、波长调谐，以及波长扫描等。激光本征线宽源于自发辐射噪声，激光器线宽压缩的发展历程是研究人员与自发辐射噪声对抗的历程。纵观窄线宽激光的发展历史，激光腔构型从简单的两个反射镜构成的单主腔、多布拉格反射面（DBR）构成的单主腔、分布反馈（DFB）结构构成的单主腔，到激光单主腔加固定单外腔，再到波长自适应分布弱反馈激光构型，其核心思想都是利用反馈信号对自发辐射噪声进行抑制。本文以激光主腔构型的演化发展为叙述脉络，总结窄线宽激光技术的研究进展，对比激光谐振腔构型在激光线宽压缩、噪声抑制思想上的异同，最后重点介绍新近发展的波长自适应分布弱反馈窄线宽激光器，对该类新型激光器的物理思想、核心器件和系统性能进行分析和讨论。
激光 窄线宽 波长自适应 分布弱反馈 瑞利散射 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114003
窄线宽激光器具有极高的光谱纯度、极大的峰值谱密度、超长的相干长度和极低的相位噪声，因而作为核心光源在引力波探测、光学时钟、冷原子物理、相干光通信、光学精密测量以及微波光子信号处理等领域中具有重要应用。激光及应用研究的深入开展，对激光器的综合参数性能提出了更高的要求，窄线宽激光器正沿着线宽超窄、时频超稳、波长可调和波长可扫等方向发展。立足激光腔内自发辐射与受激辐射的互作用原理，对激光腔的架构进行深入研究是目前实现窄线宽激光参数极致调控的重要研究思路之一。为了抑制自发辐射对受激辐射能量的扰动，激光自发明以来，逐渐发展了主腔激光、固定外腔反馈激光和自适应分布反馈激光等构型的激光器。其中，基于自适应分布反馈的激光架构主要是基于分布反馈对主激光腔内自发辐射的时空随机微扰进行深度抑制，达到对激光线宽进行波长自适应压缩的目的。本文首先介绍了窄线宽激光器的应用需求与架构演化脉络，随后介绍了主腔激光和固定外腔反馈激光的研究进展。然后重点介绍了新近发展的自适应分布反馈窄线宽激光器，对该类新型激光器的物理思想、核心器件和系统性能进行了分析和讨论。最后以分布式光纤传感、激光相干通信以及片上光信息处理作为典型应用领域介绍了窄线宽激光器的潜在应用，并展望了窄线宽激光器的发展前景和未来趋势。
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
2 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东 青岛 266000
分布式光纤传感系统利用光纤既能传感又能传输信号的特性实现对光纤沿线振动、应变、温度等物理量的长距离连续测量，在周界安防、电网管道监控、大型结构健康监测等领域具有十分广阔的应用前景。上述的实际应用中，事件或故障的发生通常表现为振动、应变以及温度等物理量的改变，振动的探测频响高低、应变探测的动态响应能力以及多参数的同时测量都会影响事件的定位或预警。因此，振动的宽频测量、应变的动态测量以及多参数测量，对事件定位和信息完整捕获起着至关重要的作用，能够推动分布式光纤传感的应用发展。本文介绍了近年来在分布式光纤传感系统中，基于瑞利散射的宽频振动测量、基于布里渊散射的应变动态测量以及基于多散射的多参数测量取得的研究进展。
分布式光纤传感 多参数测量 瑞利 布里渊 拉曼 distributed optical fiber sensing multi-parameter measurement Rayleigh Brillouin Raman
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
2 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东 青岛 266000
光纤传感系统离不开激光光源，作为被测量信号载体的光波，激光光源本身的性能，如激光器的功率稳定性、线宽、相位噪声等参数对光纤传感系统的探测距离、探测精度、灵敏度以及噪声特性起决定性的作用，因此发展优质激光光源已成为近些年的研究热点。本文简要论述了激光光源在光纤传感领域的发展状况；重点介绍了窄线宽激光光源、可调谐激光光源以及宽带白光光源在光纤传感技术领域中的应用需求；概括了现有激光光源在光纤传感中所面临的主要限制因素和关键技术。为了进一步提高光纤传感系统的性能指标，获得可在任意波段、任意时刻实现的超窄、超稳理想激光光源将是未来光纤传感的一个主要研究方向。
光纤传感 窄线宽激光光源 可调谐激光光源 白光光源 optical fiber sensing narrow-linewidth laser source tunable laser broadband white light source
