Хотя и спектр, и спектр являются электромагнитными спектрами, методы анализа и инструменты для тестирования спектра и спектра сильно различаются из-за разницы в частоте. Некоторые проблемы трудно решить в оптической области, но их легче решить путем преобразования частоты в электрическую область.
Например, спектрометр, использующий сканирующую дифракционную решетку в качестве частотно-селективного фильтра, в настоящее время наиболее широко используется в коммерческих спектрометрах. Его диапазон сканирования длин волн широк (1 микрон) и большой динамический диапазон (более 60 дБ). Однако разрешение по длине волны ограничено примерно дюжиной пикометров (> 1 ГГц). С помощью такого спектрометра невозможно напрямую измерить спектр лазера с шириной линии мегагерц. В настоящее время DFB и DBR невозможны. Ширина линии полупроводниковых лазеров составляет порядка 10 МГц, а ширина линии волоконных лазеров может быть меньше порядка килогерца при использовании технологии внешнего резонатора. Очень сложно дополнительно улучшить полосу разрешения спектрометров и реализовать спектральный анализ лазеров с чрезвычайно узкой шириной линии. Однако эту проблему легко решить с помощью оптического гетеродина.
В настоящее время и компании Agilent, и компании R&S имеют спектрографы с полосой разрешения 10 Гц. Спектрографы реального времени также могут улучшить разрешение до 0,1 МГц. Теоретически оптическая гетеродинная технология может быть использована для решения проблемы измерения и анализа лазерных спектров с миллигерцовой шириной линии. Рассмотрена история развития технологии оптического гетеродинного спектроскопического анализа, будь то двухлучевой оптический гетеродинный метод или однолучевой оптический гетеродинный метод для РОС-лазеров. Метод белого гетеродина с временной задержкой перестраиваемых лазеров и точное измерение ширины узкой спектральной линии реализованы посредством анализа спектра. Спектр оптической области перемещается в область средних частот, с которой легко работать с помощью оптической гетеродинной технологии. Разрешение анализатора спектра электрических доменов может легко достигать порядка килогерца или даже герца. Для высокочастотного анализатора спектра максимальное разрешение достигло 0,1 мГц, поэтому его легко решить. Измерение и анализ лазерной спектроскопии узкой ширины линии, которая не может быть решена прямым спектральным анализом, значительно повышает точность спектрального анализа.
Применение лазеров с узкой шириной линии:
1. Оптоволоконный датчик для нефтепровода;
2. Акустические датчики и гидрофоны;
3. Лидар, локация и дистанционное зондирование;
4. Когерентная оптическая связь;
5. Лазерная спектроскопия и измерение атмосферного поглощения;
6. Лазерный источник затравки.
