Smallynwydte-lasertegnologie Deel Twee
In 1960 was die wêreld se eerste robynlaser 'n vastetoestandlaser, gekenmerk deur 'n hoë uitsetenergie en 'n wyer golflengtebedekking. Die unieke ruimtelike struktuur van die vastetoestandlaser maak dit meer buigsaam in die ontwerp van smal lynwydte-uitsette. Tans sluit die belangrikste metodes wat geïmplementeer word die kortholtemetode, eenrigting-ringholtemetode, intrakavitetstandaardmetode, torsie-slingermodusholtemetode, volume-Bragg-roostermetode en saadinspuitmetode in.
Figuur 7 toon die struktuur van verskeie tipiese enkel-longitudinale modus vastetoestandlasers.
Figuur 7(a) toon die werkbeginsel van enkel-longitudinale modusseleksie gebaseer op die in-holte FP-standaard, dit wil sê, die smal lynwydte-transmissiespektrum van die standaard word gebruik om die verlies van ander longitudinale modusse te verhoog, sodat ander longitudinale modusse in die moduskompetisieproses uitgefiltreer word as gevolg van hul klein transmissie, om sodoende enkel-longitudinale moduswerking te bereik. Daarbenewens kan 'n sekere reeks golflengte-afstemmingsuitset verkry word deur die hoek en temperatuur van die FP-standaard te beheer en die longitudinale modusinterval te verander. FIG. 7(b) en (c) toon die nie-planêre ringossillator (NPRO) en die torsie-slingermodusholtemetode wat gebruik word om 'n enkele longitudinale modusuitset te verkry. Die werkbeginsel is om die straal in 'n enkele rigting in die resonator te laat voortplant, die ongelyke ruimtelike verspreiding van die aantal omgekeerde deeltjies in die gewone staande golfholte effektief uit te skakel, en sodoende die invloed van die ruimtelike gatbrandeffek te vermy om 'n enkele longitudinale modusuitset te verkry. Die beginsel van grootmaat Bragg-rooster (VBG) moduskeuse is soortgelyk aan dié van halfgeleier- en vesel-smallynwydtelasers wat vroeër genoem is, dit wil sê, deur VBG as 'n filterelement te gebruik, gebaseer op sy goeie spektrale selektiwiteit en hoekselektiwiteit, ossilleer die ossillator teen 'n spesifieke golflengte of band om die rol van longitudinale moduskeuse te vervul, soos getoon in Figuur 7(d).
Terselfdertyd kan verskeie longitudinale modusseleksiemetodes gekombineer word volgens behoeftes om die akkuraatheid van longitudinale modusseleksie te verbeter, die lynwydte verder te vernou, of die intensiteit van die moduskompetisie te verhoog deur nie-lineêre frekwensietransformasie en ander middele in te voer, en die uitsetgolflengte van die laser uit te brei terwyl dit in 'n nou lynwydte werk, wat moeilik is om te doen virhalfgeleierlaserenvesellasers.
(4) Brillouin-laser
Brillouin-laser is gebaseer op die gestimuleerde Brillouin-verstrooiingseffek (SBS) om lae geraas, nou lynwydte-uitsettegnologie te verkry. Die beginsel daarvan is om deur die foton en die interne akoestiese veldinteraksie 'n sekere frekwensieverskuiwing van Stokes-fotone te produseer, en word voortdurend binne die versterkingsbandwydte versterk.
Figuur 8 toon die vlakdiagram van SBS-omskakeling en die basiese struktuur van die Brillouin-laser.
As gevolg van die lae vibrasiefrekwensie van die akoestiese veld, is die Brillouin-frekwensieverskuiwing van die materiaal gewoonlik slegs 0.1-2 cm-1, dus met 'n 1064 nm-laser as die pomplig, is die gegenereerde Stokes-golflengte dikwels slegs ongeveer 1064.01 nm, maar dit beteken ook dat die kwantumomskakelingsdoeltreffendheid daarvan uiters hoog is (tot 99.99% in teorie). Boonop, omdat die Brillouin-winslynwydte van die medium gewoonlik slegs van die orde van MHZ-ghz is (die Brillouin-winslynwydte van sommige vaste media is slegs ongeveer 10 MHz), is dit veel minder as die winslynwydte van die laserwerkstof van die orde van 100 GHz, dus kan die Stokes-opgewekte in die Brillouin-laser 'n duidelike spektrumvernouingsverskynsel toon na veelvuldige versterking in die holte, en die uitvoerlynwydte is verskeie ordes van grootte smaller as die pomplynwydte. Tans het Brillouin-laser 'n navorsingspunt in die fotonika-veld geword, en daar was baie verslae oor die Hz- en sub-Hz-orde van uiters nou lynwydte-uitset.
In onlangse jare het Brillouin-toestelle met golfgeleierstruktuur in die veld vanmikrogolffotonika, en ontwikkel vinnig in die rigting van miniaturisering, hoë integrasie en hoër resolusie. Daarbenewens het die ruimtelopende Brillouin-laser gebaseer op nuwe kristalmateriale soos diamant ook die afgelope twee jaar mense se visie betree, met sy innoverende deurbraak in die krag van die golfgeleierstruktuur en die kaskade SBS-bottelnek, die krag van die Brillouin-laser tot 10 W-magnitude, wat die grondslag lê vir die uitbreiding van die toepassing daarvan.
Algemene aansluiting
Met die voortdurende verkenning van baanbrekende kennis het smal lynwydte-lasers 'n onontbeerlike hulpmiddel in wetenskaplike navorsing geword met hul uitstekende werkverrigting, soos die laserinterferometer LIGO vir gravitasiegolfdeteksie, wat 'n enkelfrekwensie-smal lynwydte-laser gebruik.lasermet 'n golflengte van 1064 nm as 'n saadbron, en die lynwydte van die saadlig is binne 5 kHz. Daarbenewens toon smalwydte-lasers met golflengte-instelbare en geen modussprong ook groot toepassingspotensiaal, veral in koherente kommunikasie, wat perfek kan voldoen aan die behoeftes van golflengtedelingsmultipleksering (WDM) of frekwensiedelingsmultipleksering (FDM) vir golflengte- (of frekwensie-) instelbaarheid, en word verwag om die kerntoestel van die volgende generasie mobiele kommunikasietegnologie te word.
In die toekoms sal die innovasie van lasermateriale en verwerkingstegnologie die kompressie van laserlynwydte, die verbetering van frekwensiestabiliteit, die uitbreiding van die golflengtebereik en die verbetering van krag verder bevorder, wat die weg baan vir menslike verkenning van die onbekende wêreld.
Plasingstyd: 29 Nov 2023