Siauro linijos pločio lazerinė technologija, antra dalis
1960 m. buvo sukurtas pirmasis pasaulyje rubino lazeris – kietojo kūno lazeris, pasižymintis didele išėjimo energija ir platesniu bangos ilgio diapazonu. Unikali kietojo kūno lazerio erdvinė struktūra leidžia jį lanksčiau projektuoti siauro linijos pločio išvestį. Šiuo metu pagrindiniai taikomi metodai yra trumpųjų ertmių metodas, vienkryptis žiedinių ertmių metodas, standartinis vidinių ertmių metodas, torsijos švytuoklės režimo ertmių metodas, tūrinių Brago gardelių metodas ir sėklų įpurškimo metodas.
7 paveiksle parodyta kelių tipinių vieno išilginio režimo kietojo kūno lazerių struktūra.
7(a) paveiksle parodytas vieno išilginio režimo pasirinkimo veikimo principas, pagrįstas ertmės FP standartu, t. y. siauras standarto linijos pločio perdavimo spektras naudojamas kitų išilginių modų nuostoliams padidinti, kad kiti išilginiai modai būtų išfiltruoti modų konkurencijos procese dėl jų mažo pralaidumo, siekiant pasiekti vieno išilginio režimo veikimą. Be to, tam tikrą bangos ilgio derinimo išėjimo diapazoną galima gauti kontroliuojant FP standarto kampą ir temperatūrą bei keičiant išilginio režimo intervalą. 7(b) ir (c) paveiksluose parodytas neplanarinis žiedinis osciliatorius (NPRO) ir sukimo švytuoklės režimo rezonatoriaus metodas, naudojamas vieno išilginio režimo išėjimui gauti. Veikimo principas yra tas, kad spindulys sklinda viena kryptimi rezonatoriuje, efektyviai pašalinant netolygų atvirkštinių dalelių skaičiaus erdvinį pasiskirstymą įprastoje stovinčios bangos ertmėje ir taip išvengiant erdvinės skylės deginimo efekto įtakos, kad būtų pasiektas vieno išilginio režimo išėjimas. Tūrinio Brago gardelės (VBG) režimo parinkimo principas yra panašus į anksčiau minėtą puslaidininkinių ir pluoštinių siauro linijos pločio lazerių principą, tai yra, naudojant VBG kaip filtro elementą, remiantis geru spektriniu selektyvumu ir kampiniu selektyvumu, osciliatorius svyruoja tam tikru bangos ilgiu arba juosta, kad atliktų išilginio režimo parinkimo vaidmenį, kaip parodyta 7(d) paveiksle.
Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į poreikius, galima derinti kelis išilginio režimo parinkimo metodus, siekiant pagerinti išilginio režimo parinkimo tikslumą, dar labiau susiaurinti linijos plotį arba padidinti režimo konkurencijos intensyvumą, įvedant netiesinę dažnio transformaciją ir kitas priemones, ir išplėsti lazerio išėjimo bangos ilgį, veikiant siaurame linijos plotyje, ką sunku padaryti.puslaidininkinis lazerisirskaiduliniai lazeriai.
(4) Brilueno lazeris
Brillouin lazeris pagrįstas stimuliuojamo Brillouin sklaidos (SBS) efektu, siekiant gauti mažo triukšmo, siauro linijos pločio išvesties technologiją, jo principas yra tas, kad per fotono ir vidinio akustinio lauko sąveiką sukuriamas tam tikras Stokso fotonų dažnio poslinkis, kuris nuolat stiprinamas stiprinimo juostos plotyje.
8 paveiksle parodyta SBS konversijos lygių diagrama ir pagrindinė Brillouin lazerio struktūra.
Dėl mažo akustinio lauko virpesių dažnio medžiagos Briljuino dažnio poslinkis paprastai tesiekia 0,1–2 cm⁻¹, todėl naudojant 1064 nm lazerį kaip žadinančią šviesą, generuojamas Stokso bangos ilgis dažnai tesiekia apie 1064,01 nm, tačiau tai taip pat reiškia, kad jo kvantinės konversijos efektyvumas yra itin didelis (teoriškai iki 99,99 %). Be to, kadangi terpės Briljuino stiprinimo linijos plotis paprastai tesiekia MHz-ghz eilę (kai kurių kietųjų terpių Briljuino stiprinimo linijos plotis yra tik apie 10 MHz), jis yra daug mažesnis nei lazerio darbinės medžiagos stiprinimo linijos plotis, esantis 100 GHz eilės, todėl Briljuino lazeriu sužadintas Stokso spindulys po daugkartinio stiprinimo ertmėje gali parodyti akivaizdų spektro susiaurėjimo reiškinį, o jo išėjimo linijos plotis yra keliais dydžio eilėmis siauresnis nei žadinančios linijos plotis. Šiuo metu Brillouin lazeris tapo fotonikos srities tyrimų centru, ir buvo daug pranešimų apie itin siauro linijos pločio išvestį Hz ir sub-Hz tvarka.
Pastaraisiais metais srityje atsirado bangolaidžio struktūros Brillouin įtaisai.mikrobangų fotonikair sparčiai vystosi miniatiūrizacijos, didelės integracijos ir didesnės skiriamosios gebos kryptimis. Be to, per pastaruosius dvejus metus žmonių akiratyje pasirodė ir kosminis Brillouin lazeris, pagrįstas naujomis kristalinėmis medžiagomis, tokiomis kaip deimantas. Jo novatoriškas proveržis bangolaidžio struktūros galios ir kaskadinio SBS kliūties srityje padidino Brillouin lazerio galią iki 10 W, padėdamas pamatus jo taikymo plėtrai.
Bendroji sankryža
Nuolat tyrinėjant pažangiausias žinias, siauro linijos pločio lazeriai tapo nepakeičiama mokslinių tyrimų priemone, pasižyminčia puikiomis savybėmis, pavyzdžiui, lazerinis interferometras LIGO gravitacinių bangų aptikimui, kuris naudoja vieno dažnio siauro linijos pločio lazerio spindulį.lazerissu 1064 nm bangos ilgiu kaip užsėjimo šaltiniu, o užsėjimo šviesos linijos plotis yra 5 kHz ribose. Be to, siauro pločio lazeriai su reguliuojamu bangos ilgiu ir be režimo šuolio taip pat pasižymi dideliu pritaikymo potencialu, ypač koherentiniame ryšyje, kuris puikiai gali patenkinti bangos ilgio dalijimosi multipleksavimo (WDM) arba dažnio dalijimosi multipleksavimo (FDM) poreikius bangos ilgio (arba dažnio) derinamumui, ir tikimasi, kad taps pagrindiniu naujos kartos mobiliojo ryšio technologijos įrenginiu.
Ateityje lazerinių medžiagų ir apdorojimo technologijų inovacijos dar labiau skatins lazerio linijos pločio suspaudimą, dažnio stabilumo gerinimą, bangos ilgių diapazono išplėtimą ir galios gerinimą, atverdamos kelią žmonėms tyrinėti nežinomą pasaulį.
Įrašo laikas: 2023 m. lapkričio 29 d.