Hjoed sille wy yntrodusearje in "monochromatic" laser oan de ekstreme - smelle linewidth laser. It ûntstean foltôget de gatten yn in protte tapassingsfjilden fan laser, en is yn 'e ôfrûne jierren in protte brûkt yn gravitaasjegolfdeteksje, liDAR, ferdielde sensing, gearhingjende optyske kommunikaasje mei hege snelheid en oare fjilden, wat in "missy" is dy't net kin wurde foltôge allinnich troch ferbetterjen laser macht.
Wat is in smelle linewidth laser?
De term "line breedte" ferwiist nei de spektrale line breedte fan 'e laser yn' e frekwinsje domein, dat wurdt meastal kwantifisearre yn termen fan de heal-peak folsleine breedte fan it spektrum (FWHM). De linewidth wurdt benammen beynfloede troch de spontane strieling fan excited atomen of ioanen, faze lûd, meganyske trilling fan de resonator, temperatuer jitter en oare eksterne faktoaren. De lytser de wearde fan 'e line breedte, hoe heger de suverens fan it spektrum, dat is, hoe better de monochromaticity fan de laser. Lasers mei soksoarte skaaimerken hawwe meastentiids heul lyts faze- of frekwinsjelûd en heul lyts relatyf yntensiteitslûd. Tagelyk, de lytser de lineêre breedte wearde fan de laser, de sterker de oerienkommende gearhing, dy't manifestearret as in ekstreem lange gearhing lingte.
Realisaasje en tapassing fan smelle linewidth laser
Beheind troch de ynherinte winst linewidth fan 'e wurkjende substansje fan' e laser, it is hast ûnmooglik om direkt realisearje de útfier fan 'e smelle linewidth laser troch in berop dwaan op de tradisjonele oscillator sels. Om de wurking fan smelle linewidth laser te realisearjen, is it meastentiids nedich om filters, grating en oare apparaten te brûken om de longitudinale modulus yn it winstspektrum te beheinen of te selektearjen, it netto winstferskil tusken de longitudinale modi te fergrutsjen, sadat der in pear of sels mar ien longitudinale modus oscillation yn de laser resonator. Yn dit proses is it faaks nedich om de ynfloed fan lûd op 'e laserútfier te kontrolearjen, en de ferbreding fan spektrale linen te minimalisearjen dy't feroarsake binne troch de trilling en temperatuerferoaringen fan' e eksterne omjouwing; Tagelyk kin it ek wurde kombineare mei de analyze fan faze- of frekwinsjelûdspektrale tichtens om de boarne fan lûd te begripen en it ûntwerp fan 'e laser te optimalisearjen, sadat de stabile útfier fan' e smelle linewidth-laser te berikken is.
Lit ús ris efkes yn 'e realisaasje fan smelle linewidth operaasje fan ferskate ferskillende kategoryen fan lasers.
Semiconductor lasers hawwe de foardielen fan kompakte grutte, hege effisjinsje, lange libben en ekonomyske foardielen.
De Fabry-Perot (FP) optyske resonator brûkt yn tradisjoneelsemiconductor lasersalgemien oscilleart yn multi-longitudinale modus, en de útfier line breedte is relatyf breed, dus it is nedich om te fergrutsjen de optyske feedback te krijen de útfier fan smelle line breedte.
Distribuearre feedback (DFB) en Distributed Bragg-refleksje (DBR) binne twa typyske ynterne optyske feedback-halfgeleiderlasers. Troch de lytse grating pitch en goede golflingte selektiviteit, is it maklik te berikken stabile single-frekwinsje smelle linewidth útfier. It wichtichste ferskil tusken de twa struktueren is de posysje fan it grating: de DFB struktuer meastal ferspraat de periodike struktuer fan de Bragg grating troch de resonator, en de resonator fan de DBR wurdt meastal gearstald út de refleksje grating struktuer en de winst regio yntegrearre yn it ein oerflak. Dêrneist DFB lasers brûke ynbêde gratings mei lege refractive yndeks kontrast en lege reflectivity. DBR lasers brûke oerflak gratings mei hege refractive yndeks kontrast en hege reflectivity. Beide struktueren hawwe in grut frije spektrale berik en kinne golflingte ôfstimming útfiere sûnder modussprong yn it berik fan in pear nanometers, wêrby't de DBR-laser in breder ôfstimmberik hat as deDFB laser. Dêrneist kin de eksterne holte optyske feedback technology, dy't brûkt eksterne optyske eleminten te feedback it útgeande ljocht fan de semiconductor laser chip en selektearje de frekwinsje, ek realisearje de smelle linewidth operaasje fan de semiconductor laser.
(2) Fiber lasers
Fiberlasers hawwe hege effisjinsje fan pompkonverzje, goede beamkwaliteit en hege koppelingseffisjinsje, dy't de heule ûndersyksûnderwerpen binne op it laserfjild. Yn 'e kontekst fan' e ynformaasjetiid hawwe glêstriedlasers goede kompatibiliteit mei hjoeddeistige optyske fiberkommunikaasjesystemen op 'e merke. De single-frekwinsje fiber laser mei de foardielen fan smelle line breedte, lege lûd en goede gearhing is wurden ien fan de wichtige rjochtings fan syn ûntwikkeling.
Single longitudinale modus operaasje is de kearn fan glêstried laser te berikken smelle line-breedte útfier, meastal neffens de struktuer fan de resonator fan ien frekwinsje fiber laser kin wurde ferdield yn DFB type, DBR type en ring type. Under harren is it wurkprinsipe fan DFB- en DBR-fiberlasers mei ienfrekwinsje fergelykber mei dat fan DFB- en DBR-halfgeleiderlasers.
Lykas werjûn yn figuer 1, is DFB fiber laser te skriuwen ferspraat Bragg grating yn 'e fiber. Om't de wurkjende golflingte fan 'e oscillator wurdt beynfloede troch de glêstriedperioade, kin de longitudinale modus selektearre wurde troch de ferdielde feedback fan it grating. De laser resonator fan DBR laser wurdt meastal foarme troch in pear fiber Bragg gratings, en de single longitudinale modus wurdt benammen selektearre troch smelle band en lege reflectivity fiber Bragg gratings. Lykwols, fanwege syn lange resonator, komplekse struktuer en gebrek oan effektive frekwinsje diskriminaasje meganisme, ring-shaped holte is gefoelich foar modus hopping, en it is dreech om te wurkjen stabyl yn konstante longitudinale modus foar in lange tiid.
figuer 1, Twa typyske lineêre struktueren fan inkele frekwinsjefiber lasers
Post tiid: Nov-27-2023