Šiandien „monochromatinį“ lazerį pristatysime kraštutiniam – siauros linijos pločio lazeriui.Jo atsiradimas užpildo spragas daugelyje lazerio taikymo sričių, o pastaraisiais metais buvo plačiai naudojamas gravitacinių bangų aptikimo, liDAR, paskirstyto jutimo, didelės spartos koherentinio optinio ryšio ir kitose srityse, o tai yra „misija“, kurios negalima įgyvendinti. baigtas tik pagerinus lazerio galią.
Kas yra siauros linijos pločio lazeris?
Sąvoka „linijos plotis“ reiškia lazerio spektrinės linijos plotį dažnių srityje, kuris paprastai yra kiekybiškai įvertinamas viso spektro smailės pusės pločio (FWHM).Linijos plotį daugiausia veikia spontaniška sužadintų atomų ar jonų spinduliuotė, fazinis triukšmas, mechaninė rezonatoriaus vibracija, temperatūros virpėjimas ir kiti išoriniai veiksniai.Kuo mažesnė linijos pločio reikšmė, tuo didesnis spektro grynumas, tai yra, tuo geresnis lazerio monochromatiškumas.Tokias charakteristikas turintys lazeriai paprastai turi labai mažą fazės ar dažnio triukšmą ir labai mažą santykinio intensyvumo triukšmą.Tuo pačiu, kuo mažesnė lazerio linijinio pločio reikšmė, tuo stipresnė atitinkama koherencija, kuri pasireiškia itin dideliu koherencijos ilgiu.
Siauros linijos pločio lazerio realizavimas ir pritaikymas
Apribojus būdingą lazerio darbinės medžiagos stiprinimo linijos plotį, beveik neįmanoma tiesiogiai realizuoti siauro linijos pločio lazerio išėjimo, pasikliaujant pačiu tradiciniu generatoriumi.Norint realizuoti siauros linijos pločio lazerio veikimą, dažniausiai reikia naudoti filtrus, groteles ir kitus įtaisus, kurie apribotų arba parinktų stiprinimo spektro išilginį modulį, padidintų grynojo stiprinimo skirtumą tarp išilginių režimų, kad būtų keletas ar net tik vienas išilginio režimo svyravimas 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 pačiu metu jis taip pat gali būti derinamas su fazinio ar dažnio triukšmo spektrinio tankio analize, siekiant suprasti triukšmo šaltinį ir optimizuoti lazerio konstrukciją, kad būtų pasiekta stabili siauros linijos pločio lazerio išvestis.
Pažvelkime į kelių skirtingų kategorijų lazerių siauro linijos pločio veikimo realizavimą.
Puslaidininkiniai lazeriai turi kompaktiško dydžio, didelio efektyvumo, ilgaamžiškumo ir ekonominės naudos privalumus.
Fabry-Perot (FP) optinis rezonatorius, naudojamas tradicinėjepuslaidininkiniai lazeriaipaprastai svyruoja kelių išilginiu režimu, o išvesties linijos plotis yra gana platus, todėl norint gauti siauro linijos pločio išvestį, būtina padidinti optinį grįžtamąjį ryšį.
Paskirstytasis grįžtamasis ryšys (DFB) ir Paskirstytasis Braggo atspindys (DBR) yra du tipiški vidiniai optinio grįžtamojo ryšio puslaidininkiniai lazeriai.Dėl mažo grotelių žingsnio ir gero bangos ilgio selektyvumo lengva pasiekti stabilų vieno dažnio siauros linijos pločio išvestį.Pagrindinis skirtumas tarp dviejų konstrukcijų yra gardelės padėtis: DFB struktūra paprastai paskirsto periodinę Bragg gardelės struktūrą visame rezonatoriuje, o DBR rezonatorius paprastai susideda iš atspindžio gardelės struktūros ir stiprinimo srities, integruotos į galinis paviršius.Be to, DFB lazeriuose naudojamos įterptosios grotelės su mažu lūžio rodiklio kontrastu ir mažu atspindžiu.DBR lazeriuose naudojamos paviršiaus grotelės su dideliu lūžio rodiklio kontrastu ir dideliu atspindžiu.Abi struktūros turi didelį laisvą spektrinį diapazoną ir gali atlikti bangos ilgio derinimą be režimo šuolio kelių nanometrų diapazone, kur DBR lazerio derinimo diapazonas yra platesnis neiDFB lazeris.Be to, išorinės ertmės optinio grįžtamojo ryšio technologija, kuri naudoja išorinius optinius elementus puslaidininkinio lazerio lusto išeinančios šviesos grąžinimui ir dažnio pasirinkimui, taip pat gali realizuoti puslaidininkinio lazerio siauro linijos pločio veikimą.
(2) Skaiduliniai lazeriai
Skaiduliniai lazeriai pasižymi dideliu siurblio konversijos efektyvumu, gera pluošto kokybe ir dideliu sujungimo efektyvumu, o tai yra populiariausios tyrimų temos lazerių srityje.Informacijos amžiaus kontekste šviesolaidiniai lazeriai yra gerai suderinami su dabartinėmis optinio pluošto ryšio sistemomis rinkoje.Vieno dažnio skaidulinis lazeris, turintis siauro linijos pločio, mažo triukšmo ir geros koherencijos privalumus, tapo viena iš svarbių jo plėtros krypčių.
Vieno išilginio režimo veikimas yra skaidulinio lazerio šerdis, siekiant siauros linijos pločio išvesties, 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 skaidulinių lazerių veikimo principas yra panašus į DFB ir DBR puslaidininkinių lazerių.
Kaip parodyta 1 paveiksle, DFB skaidulinis lazeris turi įrašyti paskirstytas Bragg groteles į pluoštą.Kadangi osciliatoriaus darbinį bangos ilgį veikia pluošto periodas, išilginį režimą galima pasirinkti per paskirstytą grotelių grįžtamąjį ryšį.DBR lazerio lazerinis rezonatorius paprastai sudaromas iš pluoštinių Bragg gardelių, o vienas išilginis režimas daugiausia parenkamas siauros juostos ir mažo atspindžio pluošto Bragg grotelėmis.Tačiau dėl ilgo rezonatoriaus, sudėtingos struktūros ir veiksmingo dažnio atskyrimo mechanizmo trūkumo žiedo formos ertmė yra linkusi į režimo šuolius, todėl sunku ilgą laiką stabiliai dirbti pastoviu išilginiu režimu.
1 pav. Dvi tipinės vieno dažnio tiesinės struktūrospluošto lazeriai
Paskelbimo laikas: 2023-11-27