Vandag sal ons 'n "monochromatiese" laser bekendstel aan die uiterste - smal lynwydte laser.Die opkoms daarvan vul die gapings in baie toepassingsvelde van laser, en is in onlangse jare wyd gebruik in gravitasiegolfopsporing, liDAR, verspreide waarneming, hoëspoed koherente optiese kommunikasie en ander velde, wat 'n "missie" is wat nie kan word nie. slegs voltooi deur laserkrag te verbeter.
Wat is 'n smal 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, fasegeraas, meganiese vibrasie van die resonator, temperatuurjitter 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 monochromatiesheid 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 koherensie, wat gemanifesteer word as 'n uiters lang koherensielengte.
Realisering en toepassing van smal lynwydte laser
Beperk deur die inherente winslynwydte van die werkende stof van die laser, is dit byna onmoontlik om die uitset van die smallynwydtelaser direk te realiseer deur op die tradisionele ossillator self te vertrou.Om die werking van smal lynwydte laser te realiseer, is dit gewoonlik nodig om filters, roosters en ander toestelle te gebruik om die lengtemodulus in die winsspektrum te beperk of te kies, die netto winsverskil tussen die longitudinale modusse te verhoog, sodat daar 'n min of selfs net een longitudinale modus-ossillasie in die laserresonator.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 te minimaliseer;Terselfdertyd kan dit ook gekombineer word met die ontleding van fase- of frekwensiegeraasspektrale digtheid om die bron van geraas te verstaan en die ontwerp van die laser te optimaliseer, om sodoende 'n stabiele uitset van die smal lynwydte-laser te verkry.
Kom ons kyk na die realisering van smal lynwydte werking van verskeie verskillende kategorieë lasers.
Halfgeleierlasers het die voordele van kompakte grootte, hoë doeltreffendheid, lang lewe en ekonomiese voordele.
Die Fabry-Perot (FP) optiese resonator wat in tradisionele gebruik wordhalfgeleier lasersossilleer oor die algemeen in multi-longitudinale modus, en die uitsetlynwydte is relatief wyd, dus is dit nodig om die optiese terugvoer te verhoog om die uitset van smal lynwydte te verkry.
Verspreide terugvoer (DFB) en Verspreide Bragg-refleksie (DBR) is twee tipiese interne optiese terugvoer halfgeleierlasers.As gevolg van die klein roostersteek en goeie golflengteselektiwiteit, is dit maklik om stabiele enkelfrekwensie smal lynwydte uitset te bereik.Die belangrikste verskil tussen die twee strukture is die posisie van die rooster: die DFB-struktuur versprei gewoonlik die periodieke struktuur van die Bragg-rooster deur die resonator, en die resonator van die DBR is gewoonlik saamgestel uit die weerkaatsingsroosterstruktuur en die versterkingsgebied wat geïntegreer is in die eindoppervlak.Daarbenewens gebruik DFB-lasers ingebedde roosters met lae brekingsindekskontras en lae reflektiwiteit.DBR-lasers gebruik oppervlakroosters met hoë brekingsindekskontras en hoë reflektiwiteit.Albei strukture het 'n groot vrye spektrale omvang en kan golflengte-instelling uitvoer sonder modussprong in die reeks van 'n paar nanometer, waar die DBR-laser 'n wyer instelbereik het as dieDFB laser.Daarbenewens kan die eksterne holte optiese terugvoer tegnologie, 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 werking van die halfgeleier laser besef.
(2) Vesellasers
Vesellasers het hoë pompomskakelingsdoeltreffendheid, goeie straalkwaliteit en hoë koppeldoeltreffendheid, wat die warm navorsingsonderwerpe in die laserveld is.In die konteks van die inligtingstydperk het vesellasers goeie versoenbaarheid met 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 rigtings van sy ontwikkeling geword.
Enkel longitudinale modus werking is die kern van vesel laser smal lyn-breedte uitset te bereik, gewoonlik volgens die struktuur van die resonator van enkelfrekwensie vesel laser kan verdeel word in DFB tipe, DBR tipe en ring tipe.Onder hulle is die werkbeginsel van DFB- en DBR-enkelfrekwensievesellasers soortgelyk aan dié van DFB- en DBR-halfgeleierlasers.
Soos in Figuur 1 getoon, is DFB-vesellaser om verspreide Bragg-rooster in die vesel te skryf.Omdat die werkgolflengte van die ossillator deur die veselperiode beïnvloed word, kan die longitudinale modus gekies word deur die verspreide terugvoer van die rooster.Die laserresonator van DBR-laser word gewoonlik gevorm deur 'n paar vesel-Bragg-roosters, en die enkele longitudinale modus word hoofsaaklik gekies deur smalband- en lae-reflektiwiteit-vesel-Bragg-roosters.As gevolg van sy lang resonator, komplekse struktuur en gebrek aan effektiewe frekwensie-diskriminasiemeganisme, is ringvormige holte egter geneig tot modus-spring, en dit is moeilik om stabiel te werk in konstante longitudinale modus vir 'n lang tyd.
Figuur 1, Twee tipiese lineêre strukture van enkelfrekwensievesel lasers
Pos tyd: Nov-27-2023