Ma bemutatunk egy „monokromatikus” lézert a szélsőséges - keskeny vonalszélességű lézerbe. Kiemelkedése kitölti a lézer számos alkalmazáspályájának hiányosságait, és az utóbbi években széles körben használták a gravitációs hullámdetektálásban, a LIDAR, az elosztott érzékelésben, a nagysebességű koherens optikai kommunikációban és más mezőkben, amelyek egy „küldetés”, amely nem csak a lézerteljesítmény javításával tölthető be.
Mi az a keskeny vonalszélességű lézer?
A „vonalszélesség” kifejezés a lézer spektrális vonal szélességére vonatkozik a frekvenciatartományban, amelyet általában a spektrum (FWHM) félig csúcsidő teljes szélessége alapján számszerűsítünk. A vonalszélességet elsősorban a gerjesztett atomok vagy ionok spontán sugárzása, a fázizaj, a rezonátor mechanikus rezgése, a hőmérsékleti zaklat és más külső tényezők befolyásolják. Minél kisebb a vonal szélességének értéke, annál nagyobb a spektrum tisztasága, azaz annál jobb a lézer monokrómája. Az ilyen jellemzőkkel rendelkező lézerek általában nagyon kevés fázis- vagy frekvenciajájukkal és nagyon kevés relatív intenzitású zajgal rendelkeznek. Ugyanakkor minél kisebb a lézer lineáris szélessége, annál erősebb a megfelelő koherencia, amely rendkívül hosszú koherencia hosszúságként nyilvánul meg.
Keskeny vonalszélességű lézer megvalósítása és alkalmazása
A lézer működő anyagának velejáró nyereségének vonalszélessége korlátozva, szinte lehetetlen közvetlenül felismerni a keskeny vonalszélességű lézer kimenetét azáltal, hogy maga a hagyományos oszcillátorra támaszkodik. A keskeny vonalszélességű lézer működésének felismerése érdekében általában szűrőket, rácsot és egyéb eszközöket kell használni a hosszanti modulus korlátozásához vagy kiválasztásához a nyereség -spektrumban, növelje a nettó nyereségkülönbséget a hosszirányú módok között, így a lézer rezonátorban néhány vagy akár csak egy longitudális üzemmód oszcilláció van. Ebben a folyamatban gyakran kell szabályozni a zaj hatását a lézer kimenetére, és minimalizálni a spektrális vonalak kibővítését, amelyet a külső környezet rezgése és hőmérsékleti változása okozott; Ugyanakkor kombinálható a fázis vagy a frekvencia zaj spektrális sűrűségének elemzésével is, hogy megértse a zajforrást és optimalizálja a lézer kialakítását, hogy elérje a keskeny vonalszélességű lézer stabil kimenetét.
Vessen egy pillantást a lézerek több kategóriájának keskeny vonalszélesség -működésének megvalósítására.
A félvezető lézereknek a kompakt méret, a nagy hatékonyság, a hosszú élettartam és a gazdasági előnyök előnyei vannak.
A hagyományosban használt Fabry-Perot (FP) optikai rezonátorfélvezető lézerekÁltalában több hosszúságú módban oszcillál, és a kimeneti vonal szélessége viszonylag széles, ezért meg kell növelni az optikai visszacsatolást, hogy a keskeny vonalszélesség kimenetet elérje.
Az elosztott visszacsatolás (DFB) és az elosztott Bragg Reflection (DBR) két tipikus belső optikai visszacsatoló félvezető lézer. A kis rácsos hangmagasság és a jó hullámhossz-szelektivitás miatt könnyű elérni a stabil, egyfrekvenciás keskeny vonalszélesség-kimenetet. A két szerkezet közötti fő különbség a rács helyzete: a DFB szerkezete általában a Bragg -rács periodikus szerkezetét osztja el a rezonátor egész területén, és a DBR rezonátora általában a reflexiós rácsszerkezetből és a végső felületbe integrált erősítési régióból áll. Ezenkívül a DFB lézerek beágyazott rácsokat használnak, amelyek alacsony törés -kontrasztú és alacsony reflexiós képességgel rendelkeznek. A DBR lézerek felületi rácsokat használnak, nagy törésmutató kontrasztú és nagy reflexiós képességgel. Mindkét szerkezetnek nagy szabad spektrumtartománya van, és hullámhossz hangolást végezhet a mód nélkül, néhány nanométer tartományban, ahol a DBR lézer szélesebb hangolási tartományban van, mint aDFB lézer- Ezenkívül a külső üreg optikai visszacsatolási technológiája, amely külső optikai elemeket használ a félvezető lézer chip kimenő fényének visszacsatolására és a frekvencia kiválasztására, felismerheti a félvezető lézer keskeny vonalszélesség -működését is.
(2) szálas lézerek
A szálas lézereknek nagy a szivattyúkonverziós hatékonysága, a jó sugárminőség és a nagy kapcsolási hatékonyság, amelyek a lézer mező forró kutatási témái. Az információs korban a szálas lézerek jó kompatibilitással rendelkeznek a jelenlegi optikai szálkommunikációs rendszerekkel a piacon. Az egyfrekvenciás szálas lézer, a keskeny vonalszélesség, az alacsony zaj és a jó koherencia előnyeivel, fejlődésének egyik fontos irányává vált.
Az egyhosszirányú üzemmódú üzemmód a szálas lézer magja a keskeny vonalszélesség kimenetének eléréséhez, általában az egyfrekvenciás szálas lézer rezonátorának felépítése szerint DFB típusra, DBR típusra és gyűrű típusára osztható. Közülük a DFB és a DBR egyfrekvenciás szálas lézerek működési elve hasonló a DFB és a DBR félvezető lézerekhez.
Amint az az 1. ábrán látható, a DFB szálas lézernek elosztott Bragg -rács írása a rostba. Mivel az oszcillátor működési hullámhosszát a rosti periódus befolyásolja, a hosszanti módot a rács elosztott visszacsatolása révén lehet kiválasztani. A DBR lézer lézeres rezonátorát általában egy pár szálas bragg -rács képezi, és az egyetlen longitudinális módot elsősorban keskeny sáv és alacsony reflexiós rostos rácsok választják ki. Hosszú rezonátora, komplex szerkezete és a tényleges frekvencia-diszkriminációs mechanizmus hiánya miatt azonban a gyűrűs alakú üreg hajlamos az üzemmód-ugrásra, és hosszú ideig nehéz stabilan működni állandó hosszanti üzemmódban.
1. ábra, két tipikus, egyetlen frekvenciájú lineáris struktúraszálas lézerek
A postai idő: november-27-2023