Hjoed sille wy in "monochromatyske" laser yntrodusearje oan 'e ekstreme kant - in smelle linebreedtelaser. Syn opkomst follet de gatten yn in protte tapassingsfjilden fan laser, en is yn 'e lêste jierren in soad brûkt yn gravitasjonele weagendeteksje, liDAR, ferspraat waarnimmen, hege-snelheid koherinte optyske kommunikaasje en oare fjilden, wat in "missy" is dy't net allinich foltôge wurde kin troch it ferbetterjen fan laserkrêft.
Wat is in smelle linebreedtelaser?
De term "linebreedte" ferwiist nei de spektrale linebreedte fan 'e laser yn it frekwinsjedomein, dy't meastentiids kwantifisearre wurdt yn termen fan 'e healpeak folsleine breedte fan it spektrum (FWHM). De linebreedte wurdt benammen beynfloede troch de spontane strieling fan oanstutsen atomen of ioanen, fazerûs, meganyske trilling fan 'e resonator, temperatuerjitter en oare eksterne faktoaren. Hoe lytser de wearde fan 'e linebreedte, hoe heger de suverens fan it spektrum, dat is, hoe better de monochromatiteit fan 'e laser. Lasers mei sokke skaaimerken hawwe meastentiids heul min faze- of frekwinsjerûs en heul min relative yntensiteitsrûs. Tagelyk, hoe lytser de lineêre breedtewearde fan 'e laser, hoe sterker de oerienkommende koherinsje, dy't him manifestearret as in ekstreem lange koherinsjelingte.
Realisaasje en tapassing fan smelle linebreedtelaser
Beheind troch de ynherinte fersterkingslinebreedte fan 'e wurkjende stof fan' e laser, is it hast ûnmooglik om de útfier fan 'e smelle linebreedtelaser direkt te realisearjen troch te fertrouwen op' e tradisjonele oscillator sels. Om de wurking fan 'e smelle linebreedtelaser te realisearjen, is it meastentiids nedich om filters, roosters en oare apparaten te brûken om de longitudinale modulus yn it fersterkingsspektrum te beheinen of te selektearjen, it netto fersterkingsferskil tusken de longitudinale modi te fergrutsjen, sadat d'r in pear of sels mar ien longitudinale modusoszillaasje yn 'e laserresonator is. Yn dit proses is it faak nedich om de ynfloed fan lûd op' e laserútfier te kontrolearjen, en de ferbreding fan spektrale linen feroarsake troch de trillings- en temperatuerferoarings fan 'e eksterne omjouwing te minimalisearjen; Tagelyk kin it ek kombineare wurde mei de analyze fan faze- of frekwinsjelûdsspektrale tichtens om de boarne fan lûd te begripen en it ûntwerp fan 'e laser te optimalisearjen, om sa in stabile útfier fan' e smelle linebreedtelaser te berikken.
Litte wy ris sjen nei de realisaasje fan smelle linewidth-operaasje fan ferskate kategoryen lasers.
Healgeliederlasers hawwe de foardielen fan kompakte grutte, hege effisjinsje, lange libbensdoer en ekonomyske foardielen.
De Fabry-Perot (FP) optyske resonator dy't brûkt wurdt yn tradisjonelehealgeleiderlasersoscilleret oer it algemien yn multi-longitudinale modus, en de útfierlinebreedte is relatyf breed, dus it is needsaaklik om de optyske feedback te fergrutsjen om de útfier fan smelle linebreedte te krijen.
Ferdield feedback (DFB) en Ferdield Bragg-refleksje (DBR) binne twa typyske ynterne optyske feedback-healgeleiderlasers. Fanwegen de lytse rasterôfstân en goede golflingteselektiviteit is it maklik om in stabile útfier mei ien frekwinsje mei smelle linebreedte te berikken. It wichtichste ferskil tusken de twa struktueren is de posysje fan it raster: de DFB-struktuer ferspriedt meastal de periodike struktuer fan it Bragg-raster troch de resonator, en de resonator fan 'e DBR bestiet meastal út 'e refleksjerasterstruktuer en it fersterkingsgebiet dat yntegrearre is yn it einflak. Derneist brûke DFB-lasers ynbêde rasters mei in leech brekingsyndekskontrast en in lege reflektiviteit. DBR-lasers brûke oerflakrasters mei in heech brekingsyndekskontrast en in hege reflektiviteit. Beide struktueren hawwe in grut frij spektraal berik en kinne golflingteôfstimming útfiere sûnder modussprong yn it berik fan in pear nanometer, wêrby't de DBR-laser in breder ôfstimmingsberik hat as de ...DFB-laserDerneist kin de optyske feedbacktechnology foar eksterne holtes, dy't eksterne optyske eleminten brûkt om it útgeande ljocht fan 'e healgeleiderlaserchip te feedbackjen en de frekwinsje te selektearjen, ek de smelle linewidth-operaasje fan 'e healgeleiderlaser realisearje.
(2) Fiberlasers
Fiberlasers hawwe in hege pompkonverzje-effisjinsje, goede strielkwaliteit en hege koppelingseffisjinsje, dy't hjitte ûndersyksûnderwerpen binne yn it laserfjild. Yn 'e kontekst fan it ynformaasjetiidrek hawwe glêstriedlasers in goede kompatibiliteit mei hjoeddeistige optyske glêstriedkommunikaasjesystemen op 'e merk. De ienfrekwinsje-fiberlaser mei de foardielen fan smelle linebreedte, leech lûd en goede koherinsje is ien fan 'e wichtige rjochtingen fan syn ûntwikkeling wurden.
De kearn fan in glêstriedlaser is it berikken fan in smelle linebreedteútfier yn ien frekwinsje, meastal neffens de struktuer fan 'e resonator kin de ienfrekwinsjelaser wurde ferdield yn DFB-type, DBR-type en ringtype. It wurkprinsipe fan DFB- en DBR-ienfrekwinsjelasers is fergelykber mei dat fan DFB- en DBR-healgeleiderlasers.
Lykas te sjen is yn figuer 1, skriuwt in DFB-faserlaser in ferspraat Bragg-rooster yn 'e glêstried. Omdat de wurkgolflingte fan 'e oscillator beynfloede wurdt troch de perioade fan 'e glêstried, kin de longitudinale modus selektearre wurde troch de ferspraat feedback fan it rooster. De laserresonator fan in DBR-laser wurdt meastentiids foarme troch in pear glêstried-Bragg-roosters, en de ienige longitudinale modus wurdt benammen selektearre troch smelle bân en lege reflektiviteit fan glêstried-Bragg-roosters. Fanwegen syn lange resonator, komplekse struktuer en gebrek oan in effektyf frekwinsjediskriminaasjemeganisme is de ringfoarmige holte lykwols gefoelich foar modushopping, en it is lestich om stabyl te wurkjen yn in konstante longitudinale modus foar in lange tiid.
Figuer 1, Twa typyske lineêre struktueren fan ien frekwinsjeglêstriedlasers
Pleatsingstiid: 27 novimber 2023