Keskeny vonalszélességű lézertechnológia Második rész
1960-ban a világ első rubinlézere szilárdtestlézer volt, amelyet nagy kimenő energia és szélesebb hullámhossz-lefedettség jellemez. A szilárdtestlézer egyedi térszerkezete rugalmasabbá teszi a keskeny vonalszélességű kimenetek tervezésében. Jelenleg a főbb alkalmazott módszerek közé tartozik a rövid üreges módszer, az egyirányú gyűrűs üreges módszer, az intracavity standard módszer, a torziós inga üzemmódú üreges módszer, a térfogati Bragg rácsos módszer és a maginjektálási módszer.
A 7. ábra több tipikus, egy longitudinális üzemmódú szilárdtestlézer szerkezetét mutatja be.
A 7(a) ábra az in-cavity FP szabványon alapuló egyetlen longitudinális módus kiválasztásának működési elvét mutatja be, vagyis a szabvány szűk vonalszélességű átviteli spektrumát más longitudinális módok veszteségének növelésére használják, így más longitudinális módok kis áteresztőképességük miatt kiszűrődnek az üzemmódverseny folyamatában, így egyetlen longitudinális üzemmódú működést érnek el. Ezen túlmenően, az FP szabvány szögének és hőmérsékletének szabályozásával, valamint a longitudinális üzemmód intervallumának változtatásával a hullámhossz hangolási kimenet egy bizonyos tartománya érhető el. FÜGE. A 7(b) és (c) ábrák a nem síkgyűrűs oszcillátort (NPRO) és a torziós inga üzemmódú üreges módszert mutatják, amellyel egyetlen longitudinális üzemmódú kimenetet kapunk. A működési elv az, hogy a nyaláb egyetlen irányba terjedjen a rezonátorban, hatékonyan kiküszöbölje a fordított részecskék számának egyenetlen térbeli eloszlását a szokásos állóhullám-üregben, és ezáltal elkerülje a térbeli lyukégető hatás hatását a rezonátorban. egyetlen longitudinális üzemmódú kimenet. A bulk Bragg-rács (VBG) módválasztás elve hasonló a korábban említett félvezető és szálas keskeny vonalszélességű lézerekhez, vagyis a VBG szűrőelemként való felhasználásával, jó spektrális szelektivitása és szögszelektivitása alapján az oszcillátor. oszcillál egy adott hullámhosszon vagy sávon, hogy elérje a longitudinális módusválasztás szerepét, amint azt a 7(d) ábra mutatja.
Ugyanakkor több longitudinális módválasztási módszer kombinálható az igényeknek megfelelően a longitudinális módválasztási pontosság javítása, a vonalszélesség további szűkítése, vagy a nemlineáris frekvenciatranszformáció és egyéb eszközök bevezetésével az üzemmódverseny intenzitásának növelése, valamint a kimenő hullámhossz kiterjesztése. a lézer szűk vonalszélességben működik, ami nehezen kivitelezhetőfélvezető lézerésszálas lézerek.
(4) Brillouin lézer
A Brillouin lézer a stimulált Brillouin-szórás (SBS) effektuson alapul, hogy alacsony zajszintű, szűk vonalszélességű kimeneti technológiát érjen el, elve az, hogy a foton és a belső akusztikus tér kölcsönhatása révén a Stokes-fotonok bizonyos frekvenciaeltolódását hozza létre, és folyamatosan erősíti sávszélességet szerezni.
A 8. ábra az SBS konverziójának szintdiagramját és a Brillouin lézer alapszerkezetét mutatja.
Az akusztikus tér alacsony rezgésfrekvenciája miatt az anyag Brillouin-frekvencia-eltolódása általában csak 0,1-2 cm-1, így 1064 nm-es lézerrel, mint szivattyú fényével a generált Stokes-hullámhossz gyakran csak körülbelül 1064,01 nm, de ez azt is jelenti, hogy a kvantumkonverziós hatékonysága rendkívül magas (elméletileg akár 99,99%). Ezen túlmenően, mivel a közeg Brillouin erősítésének vonalszélessége általában csak MHZ-ghz nagyságrendű (egyes szilárd közegeknél a Brillouin erősítés vonalszélessége csak körülbelül 10 MHz), sokkal kisebb, mint a lézeres munkaanyag erősítési vonalszélessége. 100 GHz-es nagyságrendű, tehát a Brillouin lézerrel gerjesztett Stokes az üregben többszöri erősítést követően nyilvánvaló spektrumszűkületet mutathat, és a kimeneti vonal szélessége több nagyságrenddel szűkebb, mint a szivattyú vezeték szélessége. Jelenleg a Brillouin lézer a fotonika kutatási hotspotjává vált, és számos jelentés született a rendkívül szűk vonalszélességű kimenet Hz-es és Hz alatti sorrendjéről.
Az elmúlt években a hullámvezető szerkezetű Brillouin eszközök jelentek meg a területenmikrohullámú fotonika, és gyorsan fejlődnek a miniatürizálás, a magas integráció és a nagyobb felbontás irányába. Emellett az elmúlt két évben az új kristályanyagokra, például gyémántra épülő, űrben futó Brillouin lézer is bekerült az emberek látókörébe az elmúlt két évben, innovatív áttörése a hullámvezető szerkezet erejében és a kaszkádos SBS szűk keresztmetszetében, a Brillouin lézer erejében. 10 W nagyságrendre, megalapozva alkalmazásának bővítését.
Általános csomópont
Az élvonalbeli ismeretek folyamatos feltárásával a keskeny vonalszélességű lézerek kiváló teljesítményükkel a tudományos kutatások nélkülözhetetlen eszközeivé váltak, mint például a gravitációs hullámok detektálására szolgáló LIGO lézeres interferométer, amely egyfrekvenciás keskeny vonalszélességet használ.lézer1064 nm hullámhosszú magforrásként, és a magfény vonalszélessége 5 kHz-en belül van. Ezen túlmenően a hullámhossz hangolható és módugrás nélküli keskeny szélességű lézerek is nagy alkalmazási potenciált mutatnak, különösen a koherens kommunikációban, amelyek tökéletesen kielégítik a hullámhossz-osztásos multiplexelés (WDM) vagy a frekvenciaosztásos multiplexelés (FDM) hullámhossz- (vagy frekvencia-) igényeit. ) hangolhatóság, és várhatóan a mobilkommunikációs technológia következő generációjának alapvető eszközévé válik.
A jövőben a lézeres anyagok és feldolgozási technológia innovációja tovább mozdítja elő a lézer vonalszélességének tömörítését, a frekvenciastabilitás javítását, a hullámhossz-tartomány kiterjesztését és a teljesítmény javítását, megnyitva az utat az ismeretlen világ emberi felfedezéséhez.
Feladás időpontja: 2023.11.29