Hangolható félvezető lézer hangolási elve (Tunable laser)

A hangolás elveHangolható félvezető lézer(hangolható lézer)

A hangolható félvezető lézer egyfajta lézer, amely egy bizonyos tartományban folyamatosan változtathatja a lézerkimenet hullámhosszát. A hangolható félvezető lézer hőhangolást, elektromos hangolást és mechanikai hangolást alkalmaz az üreg hosszának, a rács visszaverődési spektrumának, a fázisnak és egyéb változóknak a hullámhossz hangolás eléréséhez. Ez a fajta lézer az optikai kommunikációban, a spektroszkópiában, az érzékelésben, az orvostudományban és más területeken is széles körben alkalmazható. Az 1. ábra az a. alapösszetételét mutatjahangolható lézer, beleértve a fényerősítő egységet, az első és hátsó tükrökből álló FP üreget, valamint az optikai módválasztó szűrőegységet. Végül a reflexiós üreg hosszának beállításával az optikai módú szűrő elérheti a hullámhosszválasztó kimenetet.

1. ábra

Hangolási módszer és származtatása

A hangolható hangolás elvefélvezető lézerekfőként a lézerrezonátor fizikai paramétereinek megváltoztatásán múlik a kimenő lézer hullámhosszának folyamatos vagy diszkrét változása érdekében. Ezek a paraméterek többek között a törésmutatót, az üreghosszt és a módválasztást tartalmazzák. Az alábbiakban bemutatunk néhány általános hangolási módszert és azok alapelveit:

1. Hordozó befecskendezési hangolás

A vivőinjektálás hangolása az anyag törésmutatójának megváltoztatása a félvezető lézer aktív tartományába injektált áram megváltoztatásával, hogy elérje a hullámhossz hangolását. Az áramerősség növekedésével a hordozó koncentrációja az aktív régióban nő, ami a törésmutató változását eredményezi, ami viszont befolyásolja a lézer hullámhosszát.

2. Termikus hangolás A termikus hangolás célja az anyag törésmutatójának és üreghosszának megváltoztatása a lézer működési hőmérsékletének változtatásával, a hullámhossz hangolás elérése érdekében. A hőmérséklet változása befolyásolja az anyag törésmutatóját és fizikai méretét.

3. Mechanikai hangolás A mechanikai hangolás célja a hullámhossz hangolása a lézer külső optikai elemeinek helyzetének vagy szögének megváltoztatásával. Az általános mechanikai hangolási módszerek közé tartozik a diffrakciós rács szögének megváltoztatása és a tükör helyzetének megváltoztatása.

4 Elektro-optikai hangolás Az elektro-optikai hangolást úgy érik el, hogy egy félvezető anyagot elektromos mezőt alkalmaznak, hogy megváltoztassák az anyag törésmutatóját, ezáltal elérjék a hullámhossz hangolását. Ezt a módszert általában használjákelektro-optikai modulátorok (EOM) és elektrooptikailag hangolt lézerek.

Összefoglalva, a hangolható félvezető lézer hangolási elve elsősorban a rezonátor fizikai paramétereinek megváltoztatásával valósítja meg a hullámhossz hangolását. Ezek a paraméterek közé tartozik a törésmutató, az üreg hossza és az üzemmód kiválasztása. A speciális hangolási módszerek közé tartozik a vivőinjektálás, a termikus hangolás, a mechanikai hangolás és az elektro-optikai hangolás. Mindegyik módszernek megvan a maga sajátos fizikai mechanizmusa és matematikai levezetése, és a megfelelő hangolási módszer kiválasztását az alkalmazási követelményeknek megfelelően kell mérlegelni, mint például a hangolási tartomány, hangolási sebesség, felbontás és stabilitás.