Mi az akeskeny vonalszélességű lézer?
Keskeny vonalszélességű lézer, A „vonalszélesség” kifejezés a lézer spektrális vonalszélességére utal.lézera frekvenciatartományban, amelyet általában a spektrum félcsúcs teljes szélességével (FWHM) számszerűsítenek. A vonalszélességet főként a gerjesztett atomok vagy ionok spontán sugárzása, a fáziszaj, a rezonátor mechanikai rezgése, a hőmérsékleti jitter és egyéb külső tényezők befolyásolják. Minél kisebb a vonalszélesség értéke, annál nagyobb a spektrum tisztasága, azaz annál jobb a lézer monokromatikus tulajdonsága. Az ilyen jellemzőkkel rendelkező lézerek általában nagyon kevés fázis- vagy frekvenciazajjal és nagyon kevés relatív intenzitászajjal rendelkeznek. Ugyanakkor minél kisebb a lézer lineáris szélessége, annál erősebb a megfelelő koherencia, ami rendkívül hosszú koherenciahosszként nyilvánul meg.
Keskeny vonalszélességű lézer megvalósítása és alkalmazása
A lézer munkaközegének erősítési vonalszélessége által korlátozott módon szinte lehetetlen közvetlenül megvalósítani a keskeny vonalszélességű lézer kimenetét a hagyományos oszcillátor segítségével. A keskeny vonalszélességű lézer működésének megvalósításához általában szűrőket, rácsot és egyéb eszközöket kell használni az erősítési spektrum longitudinális modulusának korlátozására vagy kiválasztására, a longitudinális módusok közötti nettó erősítési különbség növelésére, hogy a lézerrezonátorban kevés vagy akár csak egy longitudinális módus rezgés legyen. Ebben a folyamatban gyakran szükség van a zaj lézerkimenetre gyakorolt hatásának szabályozására, és a külső környezet rezgése és hőmérsékletváltozásai által okozott spektrális vonalak kiszélesedésének minimalizálására; Ugyanakkor a fázis- vagy frekvenciazaj spektrális sűrűségének elemzésével kombinálva megérthető a zaj forrása, és optimalizálható a lézer kialakítása, hogy a keskeny vonalszélességű lézer stabil kimenetet érjen el.
Vessünk egy pillantást a keskeny vonalszélességű működés megvalósítására több különböző kategóriájú lézer esetében.
A félvezető lézerek előnyei közé tartozik a kompakt méret, a nagy hatékonyság, a hosszú élettartam és a gazdaságosság.
A hagyományos Fabry-Perot (FP) optikai rezonátorfélvezető lézerekáltalában többhosszúságú módban oszcillál, és a kimeneti vonal szélessége viszonylag széles, ezért a keskeny vonalszélesség kimenetének eléréséhez növelni kell az optikai visszacsatolást.
Az elosztott visszacsatolású (DFB lézer) és az elosztott Bragg-reflexiós (DBR) két tipikus belső optikai visszacsatolású félvezető lézer. A kis rácsosztás és a jó hullámhossz-szelektivitás miatt könnyen elérhető stabil, egyfrekvenciás, keskeny vonalszélességű kimenet. A két szerkezet közötti fő különbség a rács elhelyezkedése: a DFB lézer szerkezete általában a Bragg-rács periodikus szerkezetét osztja el a rezonátorban, a DBR rezonátora pedig általában a reflexiós rácsszerkezetből és a végfelületbe integrált erősítési tartományból áll. Ezenkívül a DFB lézerek beágyazott, alacsony törésmutató-kontrasztú és alacsony visszaverődésű rácsokat használnak. A DBR lézerek nagy törésmutató-kontrasztú és nagy visszaverődésű felületi rácsokat használnak. Mindkét szerkezet nagy szabad spektrális tartománnyal rendelkezik, és hullámhossz-hangolást képes végezni módusugrás nélkül, néhány nanométeres tartományban, ahol a DBR lézer szélesebb hangolási tartománnyal rendelkezik, mint a...DFB lézerEzenkívül a külső üreges optikai visszacsatolási technológia, amely külső optikai elemeket használ a félvezető lézerchip kimenő fényének visszacsatolására és a frekvencia kiválasztására, megvalósíthatja a félvezető lézer keskeny vonalszélességű működését is.
(2) Száloptikai lézerek
A szálas lézerek magas pumpálási konverziós hatásfokkal, jó nyalábminőséggel és magas csatolási hatásfokkal rendelkeznek, amelyek a lézertechnika legújabb kutatási témái. Az információs korban a szálas lézerek jól kompatibilisek a piacon lévő jelenlegi optikai szálas kommunikációs rendszerekkel. Az egyfrekvenciás szálas lézer a keskeny vonalszélesség, az alacsony zajszint és a jó koherencia előnyeivel a fejlesztés egyik fontos irányává vált.
A szálas lézer lényege, hogy keskeny vonalszélességű kimenetet érjen el egyetlen longitudinális üzemmódban. Az egyfrekvenciás szálas lézerek általában a rezonátor szerkezetétől függően DFB, DBR és gyűrű típusúak. Ezek közül a DFB lézer és a DBR egyfrekvenciás szálas lézerek működési elve hasonló a DFB és DBR félvezető lézerek működési elvéhez.
1960-ban a világ első rubinlézere egy szilárdtestlézer volt, amelyet nagy kimenő energia és szélesebb hullámhossz-lefedettség jellemzett. A szilárdtestlézer egyedi térbeli szerkezete rugalmasabbá teszi a keskeny vonalszélességű kimenet kialakítását. Jelenleg a főbb alkalmazott módszerek közé tartozik a rövid üreges módszer, az egyirányú gyűrűs üreges módszer, az üregeken belüli standard módszer, a torziós ingamódusú üreges módszer, a térfogati Bragg-rácsos módszer és a vetőmag-befecskendezéses módszer.
Közzététel ideje: 2025. június 3.