Vandag stel ons 'n 'monochromatiese' laser aan die ekstreme - smal lynwydte laser. Die opkoms daarvan vul die leemtes in baie toepassingsvelde van laser, en is die afgelope paar jaar wyd gebruik in gravitasiegolfopsporing, LIDAR, verspreide waarneming, hoë-snelheid samehangende optiese kommunikasie en ander velde, wat 'n 'missie' is wat nie slegs voltooi kan word deur laserkrag te verbeter nie.
Wat is 'n nou lynwydte laser?
Die term “lynwydte” verwys na die spektrale lynwydte van die laser in die frekwensiedomein, wat gewoonlik gekwantifiseer word in terme van die halfpiek volle breedte van die spektrum (FWHM). Die lynwydte word hoofsaaklik beïnvloed deur die spontane bestraling van opgewekte atome of ione, fase -geraas, meganiese vibrasie van die resonator, temperatuurwitter en ander eksterne faktore. Hoe kleiner die waarde van die lynwydte, hoe hoër is die suiwerheid van die spektrum, dit wil sê, hoe beter is die monochromatiteit van die laser. Lasers met sulke eienskappe het gewoonlik baie min fase- of frekwensie geraas en baie min relatiewe intensiteit geraas. Terselfdertyd, hoe kleiner die lineêre breedtewaarde van die laser, hoe sterker is die ooreenstemmende samehang, wat gemanifesteer word as 'n buitengewone lang samehang.
Besef en toepassing van smal lynwydte laser
Dit is beperk deur die inherente winslynwydte van die werkende stof van die laser, en dit is byna onmoontlik om die uitset van die nou lynwydte -laser direk te verwesenlik deur op die tradisionele ossillator self te vertrou. Om die werking van die smal lynwydte -laser te verwesenlik, is dit gewoonlik nodig om filters, traliewerk en ander toestelle te gebruik om die longitudinale modulus in die winsspektrum te beperk of te kies, die netto winsverskil tussen die longitudinale modusse te verhoog, sodat daar 'n paar of selfs een longitudinale modus in die laserresonator is. In hierdie proses is dit dikwels nodig om die invloed van geraas op die laseruitset te beheer, en die verbreding van spektrale lyne wat veroorsaak word deur die vibrasie en temperatuurveranderinge van die eksterne omgewing tot die minimum beperk; Terselfdertyd kan dit ook gekombineer word met die ontleding van fase- of frekwensie -geraas -spektrale digtheid om die bron van geraas te verstaan en die ontwerp van die laser te optimaliseer, om 'n stabiele uitset van die smal lynwydte -laser te bewerkstellig.
Kom ons kyk na die besef van die smal lynwydte van verskillende kategorieë lasers.
Halfgeleierlasers het die voordele van kompakte grootte, hoë doeltreffendheid, lang lewensduur en ekonomiese voordele.
Die Fabry-Perot (FP) optiese resonator wat in tradisioneel gebruik wordhalfgeleierlasersOor die algemeen ossillate in multi-langditudinale modus, en die uitsetlynwydte is relatief breed, dus is dit nodig om die optiese terugvoer te verhoog om die uitset van die smal lynwydte te verkry.
Verspreide terugvoer (DFB) en verspreide Bragg -refleksie (DBR) is twee tipiese interne optiese terugvoer halfgeleierlasers. As gevolg van die klein traliewerk en 'n goeie golflengte-selektiwiteit, is dit maklik om 'n stabiele enkelfrekwensie-smal lynwydte-uitset te bereik. Die belangrikste verskil tussen die twee strukture is die posisie van die traliewerk: die DFB -struktuur versprei gewoonlik die periodieke struktuur van die Bragg -traliewerk deur die resonator, en die resonator van die DBR bestaan gewoonlik uit die refleksie -roosterstruktuur en die winsgebied wat op die eindoppervlak geïntegreer is. Daarbenewens gebruik DFB -lasers ingebedde roosters met 'n lae brekingsindeks kontras en lae reflektiwiteit. DBR -lasers gebruik oppervlakroosters met 'n hoë brekingsindeks kontras en hoë reflektiwiteit. Albei strukture het 'n groot vrye spektrale reeks en kan golflengte -instelling uitvoer sonder modusspring in die reeks van 'n paar nanometers, waar die DBR -laser 'n groter instelreeks het as dieDFB Laser. Daarbenewens kan die eksterne holte optiese terugvoertegnologie, wat eksterne optiese elemente gebruik om die uitgaande lig van die halfgeleier -laserskyfie terug te gee en die frekwensie te kies, ook die smal lynwydte van die halfgeleier -laser te besef.
(2) vesellasers
Vesellasers het 'n hoë omskakelingsdoeltreffendheid van die pomp, goeie balkgehalte en hoë koppelingsdoeltreffendheid, wat die warm navorsingsonderwerpe in die laserveld is. In die konteks van die inligtingstydperk het vesellasers 'n goeie verenigbaarheid met die huidige optiese veselkommunikasiestelsels in die mark. Die enkelfrekwensie vesellaser met die voordele van smal lynwydte, lae geraas en goeie samehang het een van die belangrike aanwysings van die ontwikkeling geword.
Enkele longitudinale modusbewerking is die kern van vesellaser om smal lynwydte-uitset te bewerkstellig, gewoonlik volgens die struktuur van die resonator van enkelfrekwensie vesellaser kan verdeel word in DFB-tipe, DBR-tipe en ringtipe. Onder hulle is die werkbeginsel van DFB en DBR enkelfrekwensie vesellasers soortgelyk aan dié van DFB- en DBR-halfgeleierlasers.
Soos aangetoon in Figuur 1, is DFB -vesellaser om verspreide bragg -traliewerk in die vesel te skryf. Aangesien die werkgolflengte van die ossillator deur die veselperiode beïnvloed word, kan die longitudinale modus gekies word deur die verspreide terugvoer van die traliewerk. Die laserresonator van DBR -laser word gewoonlik gevorm deur 'n paar vesel Bragg -roosters, en die enkele longitudinale modus word hoofsaaklik gekies deur smal band en 'n lae reflektiwiteit vesel -bragg -roosters. Vanweë die lang resonator, komplekse struktuur en 'n gebrek aan effektiewe frekwensiediskriminasiemeganisme, is die ringvormige holte egter geneig tot modushopping, en dit is moeilik om vir 'n lang tyd stabiel in konstante longitudinale modus te werk.
Figuur 1, twee tipiese lineêre strukture van enkele frekwensievesellasers
Postyd: Nov-27-2023