Распрацоўка і стан рынку перабудоўванага лазера. Частка другая.

Распрацоўка і стан рынку перабудоўванага лазера (частка другая)

Прынцып працыналаджвальны лазер

Існуе прыблізна тры прынцыпы для дасягнення налады даўжыні хвалі лазера. Большасцьналаджвальныя лазерывыкарыстоўваюць рабочыя рэчывы з шырокімі флуарэсцэнтнымі лініямі. Рэзанатары, якія складаюць лазер, маюць вельмі нізкія страты толькі ў вельмі вузкім дыяпазоне даўжынь хваль. Таму першы спосаб - змяніць даўжыню хвалі лазера, змяніўшы даўжыню хвалі, якая адпавядае вобласці нізкіх страт рэзанатара, з дапамогай некаторых элементаў (напрыклад, рашоткі). Другі спосаб - зрушыць узровень энергіі лазернага пераходу, змяніўшы некаторыя знешнія параметры (напрыклад, магнітнае поле, тэмпературу і г.д.). Трэці спосаб - выкарыстоўваць нелінейныя эфекты для дасягнення трансфармацыі даўжыні хвалі і налады (гл. нелінейная оптыка, вымушанае раманаўскае рассейванне, падваенне аптычнай частаты, аптычныя параметрычныя ваганні). Тыповымі лазерамі, якія адносяцца да першага рэжыму налады, з'яўляюцца лазеры на фарбавальніках, хрызаберылавыя лазеры, лазеры з цэнтрам колеру, перабудоўваемыя газавыя лазеры высокага ціску і перабудоўваемыя эксімерныя лазеры.

З пункту гледжання тэхналогіі рэалізацыі, перабудоўваемы лазер у асноўным падзяляецца на: тэхналогію кіравання токам, тэхналогію кіравання тэмпературай і тэхналогію механічнага кіравання.
Сярод іх, тэхналогія электроннага кіравання дазваляе дасягнуць перабудовы даўжыні хвалі шляхам змены току ўпырску, з хуткасцю перабудовы на ўзроўні NS, шырокай паласой паласы перабудовы, але невялікай выходнай магутнасцю, заснаванай на тэхналогіі электроннага кіравання, галоўным чынам SG-DBR (DBR з дыскрэтызацыйнай рашоткай) і GCSR лазера (дапаможная дыскрэтызацыйная рашотка з накіраванай сувяззю і зваротнай дыскрэтызацыяй). Тэхналогія кантролю тэмпературы змяняе выходную даўжыню хвалі лазера, змяняючы паказчык праламлення актыўнай вобласці лазера. Тэхналогія простая, але павольная і можа рэгулявацца з вузкай шырынёй паласы ўсяго ў некалькі нм. Асноўнымі з іх, заснаванымі на тэхналогіі кантролю тэмпературы, з'яўляюцца...DFB-лазер(размеркаваная зваротная сувязь) і лазер з размеркаваным брэгаўскім адлюстраваннем (DBR). Механічнае кіраванне ў асноўным заснавана на тэхналогіі MEMS (мікраэлектрамеханічная сістэма) для поўнага выбару даўжыні хвалі, з вялікай рэгуляванай прапускной здольнасцю і высокай выходнай магутнасцю. Асноўнымі структурамі, заснаванымі на тэхналогіі механічнага кіравання, з'яўляюцца DFB (размеркаваная зваротная сувязь), ECL (лазер з вонкавым рэзанатарам) і VCSEL (лазер з вертыкальным рэзанатарам і паверхневым выпраменьваннем). Ніжэй тлумачыцца прынцып перабудоўваемых лазераў зыходзячы з гэтых аспектаў.

Прыкладанне аптычнай сувязі

Настройваны лазер з'яўляецца ключавой оптаэлектроннай прыладай у новым пакаленні сістэм шчыльнага мультыплексавання з падзелам даўжынь хваль і абмену фатонамі ў цалкам аптычнай сетцы. Яго прымяненне значна павялічвае прапускную здольнасць, гнуткасць і маштабаванасць валаконна-аптычнай сістэмы перадачы, а таксама дазваляе рэалізаваць бесперапынную або квазібесперапынную настройку ў шырокім дыяпазоне даўжынь хваль.
Кампаніі і навукова-даследчыя ўстановы па ўсім свеце актыўна прасоўваюць даследаванні і распрацоўкі перабудоўваемых лазераў, і ў гэтай галіне пастаянна дасягаецца новы прагрэс. Прадукцыйнасць перабудоўваемых лазераў пастаянна паляпшаецца, а кошт пастаянна зніжаецца. У цяперашні час перабудоўваныя лазеры ў асноўным падзяляюцца на дзве катэгорыі: паўправадніковыя перабудоўваныя лазеры і перабудоўваныя валаконныя лазеры.
Паўправадніковы лазерз'яўляецца важнай крыніцай святла ў аптычных сістэмах сувязі, якая мае характарыстыкі малога памеру, лёгкай вагі, высокай эфектыўнасці пераўтварэння, энергазберажэння і г.д., а таксама лёгка інтэгруецца з іншымі прыладамі ў адзін чып оптаэлектроннай інтэграцыі. Іх можна падзяліць на размеркаваны лазер з настройваемай зваротнай сувяззю, размеркаваны лазер з брэгаўскім люстэркам, лазер з вертыкальным рэзанансам мікрарухавіка і паўправадніковы лазер з вонкавым рэзанансам.
Распрацоўка настройвальнага валаконнага лазера ў якасці ўзмацняльнага асяроддзя і распрацоўка паўправадніковага лазернага дыёда ў якасці крыніцы накачкі значна паспрыяла развіццю валаконных лазераў. Настройвальны лазер заснаваны на паласе паласы ўзмацнення 80 нм легаванага валакна, а фільтруючы элемент дададзены ў контур для кіравання даўжынёй хвалі лазернага выпраменьвання і рэалізацыі налады даўжыні хвалі.
Распрацоўка настроўвальных паўправадніковых лазераў у свеце ідзе вельмі актыўна, і прагрэс таксама ідзе вельмі хутка. Паколькі настроўвальныя лазеры паступова набліжаюцца да лазераў з фіксаванай даўжынёй хвалі з пункту гледжання кошту і прадукцыйнасці, яны непазбежна будуць усё часцей выкарыстоўвацца ў сістэмах сувязі і адыгрываць важную ролю ў будучых цалкам аптычных сетках.

Перспектыва развіцця
Існуе мноства тыпаў перабудоўваемых лазераў, якія звычайна развіваюцца шляхам далейшага ўкаранення механізмаў перабудовы даўжыні хвалі на аснове розных аднахвалевых лазераў, і некаторыя тавары былі пастаўлены на міжнародны рынак. Акрамя распрацоўкі бесперапынных аптычных перабудоўваемых лазераў, таксама паведамлялася пра перабудоўваныя лазеры з інтэграванымі іншымі функцыямі, такімі як перабудоўваны лазер, інтэграваны з адным чыпам VCSEL і мадулятарам электрычнага паглынання, а таксама лазер, інтэграваны з брэгаўскім адбівальнікам з рашоткай узору і паўправадніковым аптычным узмацняльнікам і мадулятарам электрычнага паглынання.
Паколькі лазер з перабудоўваемай даўжынёй хвалі шырока выкарыстоўваецца, перабудоўваемыя лазеры розных структур могуць быць ужытыя ў розных сістэмах, і кожная з іх мае свае перавагі і недахопы. Паўправадніковы лазер з вонкавым рэзанатарам можа быць выкарыстаны ў якасці шырокапалоснай перабудоўваемай крыніцы святла ў дакладных выпрабавальных прыборах дзякуючы высокай выходнай магутнасці і бесперапыннай перабудоўваемай даўжыні хвалі. З пункту гледжання інтэграцыі фатонаў і задавальнення будучай цалкам аптычнай сеткі, DBR з узорнай рашоткай, DBR з надструктураванай рашоткай і перабудоўваемыя лазеры, інтэграваныя з мадулятарамі і ўзмацняльнікамі, могуць быць перспектыўнымі перабудоўваемымі крыніцамі святла для Z.
Валакновы лазер з перабудоўваемай рашоткай і знешнім рэзанатарам таксама з'яўляецца перспектыўным тыпам крыніцы святла, які мае простую структуру, вузкую шырыню лініі і лёгкае злучэнне валакон. Калі мадулятар EA можа быць інтэграваны ў рэзанатар, яго таксама можна выкарыстоўваць у якасці высакахуткаснай перабудоўваемай аптычнай крыніцы салітонаў. Акрамя таго, перабудоўваемыя валаконныя лазеры на аснове валаконных лазераў дасягнулі значнага прагрэсу ў апошнія гады. Можна чакаць, што прадукцыйнасць перабудоўваемых лазераў у крыніцах святла аптычнай сувязі будзе далей паляпшацца, а доля рынку будзе паступова павялічвацца, з вельмі светлымі перспектывамі прымянення.