Derinamojo lazerio kūrimas ir rinkos būklė (antroji dalis)
Veikimo principasreguliuojamas lazeris
Yra maždaug trys lazerio bangos ilgio derinimo principai. Daugumaderinamieji lazeriainaudoti darbines medžiagas su plačiomis fluorescencinėmis linijomis. Lazerį sudarantys rezonatoriai turi labai mažus nuostolius tik labai siaurame bangos ilgių diapazone. Todėl pirmasis būdas yra pakeisti lazerio bangos ilgį, keičiant bangos ilgį, atitinkantį rezonatoriaus mažų nuostolių sritį, kai kuriais elementais (pvz., gardele). Antrasis būdas yra pakeisti lazerio perėjimo energijos lygį, keičiant kai kuriuos išorinius parametrus (pvz., magnetinį lauką, temperatūrą ir kt.). Trečiasis būdas yra naudoti netiesinius efektus bangos ilgio transformacijai ir derinimui pasiekti (žr. netiesinę optiką, stimuliuojamą Ramano sklaidą, optinį dažnio dvigubinimą, optinį parametrinį osciliavimą). Tipiniai lazeriai, priklausantys pirmajam derinimo režimui, yra dažų lazeriai, chrizoberilo lazeriai, spalvų centro lazeriai, derinami aukšto slėgio dujų lazeriai ir derinami eksimeriniai lazeriai.
Derinamas lazeris realizavimo technologijos požiūriu daugiausia skirstomas į: srovės valdymo technologiją, temperatūros valdymo technologiją ir mechaninio valdymo technologiją.
Tarp jų elektroninio valdymo technologija – tai bangos ilgio reguliavimas keičiant įpurškimo srovę, NS lygio reguliavimo greitis, platus reguliavimo dažnių juostos plotis, bet maža išėjimo galia, pagrįsta elektronine valdymo technologija, daugiausia SG-DBR (atrankos grotelių DBR) ir GCSR lazeriu (pagalbinės grotelių kryptinės jungties atgalinio atrankos atspindys). Temperatūros reguliavimo technologija keičia lazerio išėjimo bangos ilgį keisdama lazerio aktyviosios srities lūžio rodiklį. Technologija yra paprasta, bet lėta ir gali būti reguliuojama siaurame, vos kelių nm diapazone. Pagrindinės technologijos, pagrįstos temperatūros reguliavimo technologija, yra šios:DFB lazeris(paskirstytas grįžtamasis ryšys) ir DBR lazeris (paskirstytas Brego atspindys). Mechaninis valdymas daugiausia pagrįstas MEMS (mikroelektromechaninės sistemos) technologija, kad būtų galima pasirinkti bangos ilgį, pasižymint dideliu reguliuojamu pralaidumu ir didele išėjimo galia. Pagrindinės struktūros, pagrįstos mechaninio valdymo technologija, yra DFB (paskirstytas grįžtamasis ryšys), ECL (išorinio rezonatoriaus lazeris) ir VCSEL (vertikalaus rezonatoriaus paviršinio spinduliavimo lazeris). Toliau paaiškinamas derinamųjų lazerių principas iš šių aspektų.
Optinio ryšio taikymas
Derinamas lazeris yra pagrindinis optoelektroninis įrenginys naujos kartos tankioje bangos ilgio dalijimo multipleksavimo sistemoje ir fotonų mainuose visiškai optiniame tinkle. Jo taikymas labai padidina optinio pluošto perdavimo sistemos pajėgumą, lankstumą ir mastelio keitimą, taip pat realizavo nuolatinį arba beveik nuolatinį derinimą plačiame bangos ilgių diapazone.
Visame pasaulyje įmonės ir mokslinių tyrimų įstaigos aktyviai skatina derinamųjų lazerių tyrimus ir plėtrą, ir šioje srityje nuolat daroma nauja pažanga. Derinamųjų lazerių našumas nuolat gerinamas, o kaina nuolat mažinama. Šiuo metu derinamieji lazeriai daugiausia skirstomi į dvi kategorijas: puslaidininkinius derinamuosius lazerius ir derinamus skaidulinius lazerius.
Puslaidininkinis lazerisyra svarbus šviesos šaltinis optinių ryšių sistemoje, pasižymintis mažu dydžiu, lengvu svoriu, dideliu konversijos efektyvumu, energijos taupymu ir kt., ir lengvai pasiekiamu vieno lusto optoelektroniniu integravimu su kitais įrenginiais. Jį galima suskirstyti į derinamojo paskirstyto grįžtamojo ryšio lazerį, paskirstytą Brago veidrodinį lazerį, mikromotorinės sistemos vertikalios rezonatoriaus paviršinio spinduliavimo lazerį ir išorinės rezonatoriaus puslaidininkinį lazerį.
Derinamojo pluošto lazerio, kaip stiprinimo terpės, ir puslaidininkinio lazerinio diodo, kaip siurblio šaltinio, sukūrimas labai paskatino skaidulinių lazerių plėtrą. Derinamojo lazerio veikimo principas pagrįstas 80 nm legiruoto pluošto stiprinimo pralaidumu, o prie kilpos pridedamas filtro elementas, skirtas lazerio bangos ilgiui valdyti ir bangos ilgio derinimui.
Derinamųjų puslaidininkinių lazerių kūrimas pasaulyje vyksta labai aktyviai, o pažanga taip pat labai sparti. Derinamiesiems lazeriams pamažu artėjant prie fiksuoto bangos ilgio lazerių kainos ir našumo atžvilgiu, jie neišvengiamai bus vis labiau naudojami ryšių sistemose ir atliks svarbų vaidmenį ateities visiškai optiniuose tinkluose.
Plėtros perspektyva
Yra daug derinamųjų lazerių tipų, kurie paprastai kuriami diegiant bangos ilgio derinimo mechanizmus, pagrįstus įvairiais vieno bangos ilgio lazeriais, o kai kurie produktai jau tiekiami tarptautinei rinkai. Be nuolatinio veikimo optinių derinamųjų lazerių kūrimo, taip pat buvo pranešta apie derinamus lazerius su integruotomis kitomis funkcijomis, pavyzdžiui, derinamąjį lazerį, integruotą su vienu VCSEL lustu ir elektriniu sugerties moduliatoriumi, ir lazerį, integruotą su mėginio gardelės Brago reflektoriumi, puslaidininkiniu optiniu stiprintuvu ir elektriniu sugerties moduliatoriumi.
Kadangi bangos ilgio derinimo lazeris yra plačiai naudojamas, įvairios struktūros derinimo lazeriai gali būti taikomi skirtingose sistemose, ir kiekvienas iš jų turi privalumų ir trūkumų. Išorinės rezonatoriaus puslaidininkinis lazeris gali būti naudojamas kaip plačiajuostis derinamas šviesos šaltinis tiksliuose bandymo prietaisuose dėl didelės išėjimo galios ir nuolat derinamo bangos ilgio. Fotonų integravimo ir ateities visiškai optinio tinklo poreikių tenkinimo požiūriu, mėginių gardelių DBR, superstruktūrinių gardelių DBR ir derinimo lazeriai, integruoti su moduliatoriais ir stiprintuvais, gali būti perspektyvūs derinimo šviesos šaltiniai Z.
Skaidulinių gardelių derinamasis lazeris su išorine ertme taip pat yra perspektyvus šviesos šaltinis, pasižymintis paprasta konstrukcija, siauru linijos pločiu ir lengvu pluošto sujungimu. Jei EA moduliatorių galima integruoti į ertmę, jis taip pat gali būti naudojamas kaip didelės spartos derinamas optinis solitono šaltinis. Be to, pastaraisiais metais gerokai išaugo derinami skaiduliniai lazeriai, pagrįsti skaiduliniais lazeriais. Tikimasi, kad derinamųjų lazerių našumas optinių ryšių šviesos šaltiniuose dar labiau pagerės, o rinkos dalis palaipsniui didės, o pritaikymo perspektyvos bus labai ryškios.
Įrašo laikas: 2023 m. spalio 31 d.