Šiandien su kraštutiniu - siauros linijos pločio lazeriu pristatysime „monochromatinį“ lazerį. Jo atsiradimas užpildo daugelio lazerio taikymo laukų spragas, o pastaraisiais metais buvo plačiai naudojamas gravitacinių bangų aptikimo, lidar, paskirstyto jutimo, greitojo koherentinio optinio ryšio ir kitų laukų, o tai yra „misija“, kurios negali būti užpildyta tik pagerinant lazerio galią.
Kas yra siauros linijos pločio lazeris?
Terminas „linijos plotis“ reiškia lazerio spektrinės linijos plotį dažnio srityje, kuris paprastai yra įvertinamas pagal pusės smailo viso spektro pločio (FWHM) atžvilgiu. Linijai daugiausia įtakos turi spontaniška sužadintų atomų ar jonų spinduliuotė, fazinis triukšmas, rezonatoriaus mechaninė vibracija, temperatūros virpėjimas ir kiti išoriniai veiksniai. Kuo mažesnė linijos pločio vertė, tuo didesnis spektro grynumas, tai yra, tuo geresnis lazerio vienspalvis. Lazeriai, turintys tokias savybes, paprastai turi labai mažai fazės ar dažnio triukšmo ir labai mažai santykinio intensyvumo triukšmo. Tuo pačiu metu kuo mažesnė lazerio tiesinė pločio vertė, tuo stipresnė atitinkama darna, kuri pasireiškia kaip ypač ilgas darnos ilgis.
Siauros linijos pločio lazerio realizavimas ir taikymas
Apribota būdinga lazerio veikiančios medžiagos padidėjimo linija, beveik neįmanoma tiesiogiai realizuoti siauros linijos pločio lazerio išėjimą, pasikliaujant pačiu tradiciniu osciliatoriumi. Norint realizuoti siauros linijos pločio lazerio veikimą, paprastai reikia naudoti filtrus, groteles ir kitus prietaisus, kad būtų galima apriboti arba pasirinkti išilginį modulį padidėjimo spektre, padidinti grynojo stiprinimo skirtumą tarp išilginių režimų, kad būtų a Nedaug ar net vienas išilginio režimo virpesiai lazerio rezonatoriuje. Šiame procese dažnai reikia kontroliuoti triukšmo įtaką lazerio išėjimui ir sumažinti spektrinių linijų išplėtimą, kurį sukelia išorinės aplinkos vibracijos ir temperatūros pokyčiai; Tuo pat metu jį taip pat galima derinti su fazės ar dažnio triukšmo spektrinio tankio analize, kad būtų galima suprasti triukšmo šaltinį ir optimizuoti lazerio projektą, kad būtų pasiektas stabilus siauros linijos pločio lazerio išėjimas.
Pažvelkime į kelių skirtingų lazerių kategorijų siaurą linijos pločio realizavimą.
Puslaidininkių lazeriai turi kompaktiško dydžio, didelio efektyvumo, ilgo gyvenimo ir ekonominės naudos pranašumus.
„Fabry-Perot“ (FP) optinis rezonatorius, naudojamas tradiciniamePuslaidininkių lazeriaiPaprastai svyruoja daugialypiame režime, o išvesties linijos plotis yra santykinai platus, todėl norint gauti siauros linijos pločio išėjimą, būtina padidinti optinį grįžtamąjį ryšį.
Paskirstytas grįžtamasis ryšys (DFB) ir paskirstytas Bragg atspindys (DBR) yra du tipiški vidiniai optiniai grįžtamojo ryšio puslaidininkių lazeriai. Dėl mažo grotelių žingsnio ir gero bangos ilgio selektyvumo lengva pasiekti stabilų vieno dažnio siauros linijos pločio išėjimą. Pagrindinis skirtumas tarp dviejų struktūrų yra grotelių padėtis: DFB struktūra paprastai paskirsto periodinę Bragg grotelių struktūrą visame rezonatoriuje, o DBR rezonatorių paprastai susideda iš atspindžio grotelių struktūros ir stiprinimo srities, integruotos į integruotą į integruotą sritį, į kurią integruota integruota sritis, į kurią integruota sritis, į kurią integruota sritis, į kurią integruota sritis, integruota į GRUPS regioną, integruotą į GRUSTO sritį, integruotą į GRUPS sritį, integruotą į GRUPS sritį, integruotą į GRUPS sritį. galutinis paviršius. Be to, DFB lazeriai naudoja įterptas groteles su mažu lūžio rodiklio kontrastu ir mažu atspindžiu. DBR lazeriai naudoja paviršiaus groteles, turinčias aukštą lūžio rodiklio kontrastą ir didelį atspindį. Abi konstrukcijos turi didelį laisvą spektrinį diapazoną ir gali atlikti bangos ilgio derinimą be režimo, peršokdami kelių nanometrų diapazoną, kur DBR lazeris turi platesnį derinimo diapazoną neiDFB lazeris. Be to, išorinės ertmės optinio grįžtamojo ryšio technologija, kuri naudoja išorinius optinius elementus, kad gautų grįžtamąjį puslaidininkio lazerio lusto išeinančią šviesą ir pasirinkti dažnį, taip pat gali įgyvendinti siaurą puslaidininkio lazerio veikimą.
(2) pluošto lazeriai
Pluošto lazeriai turi didelį siurblio konvertavimo efektyvumą, gerą spindulio kokybę ir didelį sujungimo efektyvumą, tai yra karštų tyrimų temos lazerio lauke. Informacijos amžiuje pluošto lazeriai yra gerai suderinami su dabartinėmis optinio pluošto ryšių sistemomis rinkoje. Vieno dažnio pluošto lazeris, turintis siauros linijos pločio, mažo triukšmo ir gero darnos pranašumus, tapo viena iš svarbių jo vystymosi krypčių.
Vieno išilginio režimo veikimas yra pluošto lazerio šerdis, siekiant pasiekti siaurą linijos pločio išėjimą, paprastai pagal vieno dažnio pluošto lazerio rezonatoriaus struktūrą galima suskirstyti į DFB tipą, DBR tipą ir žiedo tipą. Tarp jų, DFB ir DBR vieno dažnio pluošto lazerių veikimo principas yra panašus į DFB ir DBR puslaidininkių lazerius.
Kaip parodyta 1 paveiksle, DFB pluošto lazeris turi įtraukti paskirstytą Bragg grotelių į pluoštą. Kadangi osciliatoriaus veikiančiam bangos ilgiui įtakos turi pluošto laikotarpis, išilginį režimą galima pasirinkti per paskirstytą grįžtamąjį ryšį apie groteles. DBR lazerio lazerinį rezonatorių paprastai susidaro iš pluošto Bragg grotelių poros, o vieno išilginio režimą daugiausia pasirenka siauros juostos ir mažo atspindžio pluošto Bragg grotelės. Tačiau dėl ilgo rezonatoriaus, sudėtingos struktūros ir efektyvaus dažnio diskriminacijos mechanizmo trūkumo žiedo formos ertmė yra linkusi į režimo šokinėjimą, todėl ilgą laiką sunku stabiliai veikti pastoviu išilginiu režimu.
1 paveikslas, dvi tipiškos vieno dažnio tiesinės struktūrospluošto lazeriai
Pašto laikas: 2012 m. Lapkričio 27 d