Die Linienbreite eines Laserfrequenzkamms ist einer der Schlüsselparameter zur Bewertung seiner Leistung und spielt eine wichtige Rolle in Anwendungen wie satellitengestützter kohärenter optischer Kommunikation, präziser Messtechnik sowie Zeit- und Frequenzstandards. Um die Empfindlichkeit des Systems und die Gesamtleistung zu verbessern, muss die Linienbreite des Frequenzkamms typischerweise auf den Kilohertz- oder sogar Hertzbereich verengt werden, was höhere Anforderungen an die genaue Charakterisierung der Linienbreite eines einzelnen Lasermodus stellt. In diesem Artikel wird die Linienbreitencharakterisierung des Modus eines Kerr-Mikroresonator-Frequenzkamms untersucht, wobei zwei Zustände der verzögerten Selbstheterodyn-Messung betrachtet werden: kurz verzögerte teilweise kohärente und lang verzögerte annähernd inkohärente Zustände. Es wurde eine quantitative Beziehung zwischen dem Leistungsunterschied zwischen dem zweiten Peak und dem zweiten Tal der kohärenten Hüllkurve und der intrinsischen Linienbreite des optischen Frequenzkamms hergestellt, die Länge der Verzögerungsfaser optimiert und die Linienbreiten mehrerer Moden des Mikroresonator-Frequenzkamms ermittelt. Theoretische Analysen und experimentelle Ergebnisse zeigen, dass unter geeigneten kurzverzögerten Bedingungen die Analyse der kohärenten Hüllkurve basierend auf Leistungsunterschieden die spektrale Linienverbreiterung durch niederfrequentes Frequenzrauschen abschwächen kann und zur Abschätzung der Linienbreitenkomponente, die mit schneller Phasendiffusion zusammenhängt, geeignet ist. Darüber hinaus wird in diesem Artikel die lang verzögerte Selbstheterodyn-Methode zur Messung der Linienbreite des Pumplasers und der Kammzähne des Mikroresonator-Kamms verwendet, und der Einfluss von niederfrequentem Frequenzrauschen, Störungen durch lange Glasfaserumgebungen und Änderungen des kohärenten Zustands auf die Messergebnisse analysiert. Kurz- und langverzögerte Selbstheterodyn-Messungen weisen unterschiedliche Rauschantwort-Eigenschaften auf und bieten komplementäre Mittel zur Bewertung der Linienbreite von Mikroresonator-Frequenzkämmen mit schmaler Linienbreite.

Laserlinienbreite; Kerr-Mikroresonator-Frequenzkamm; Heterodyne-Interferenzmethode