Распрацоўка і статус на рынку перабудоўнага лазера. Частка другая

Распрацоўка і статус на рынку перабудоўнага лазера (Частка другая)

Прынцып працыналаджвальны лазер

Ёсць прыкладна тры прынцыпы для дасягнення налады даўжыні хвалі лазера. Большасцьперабудоўваемыя лазерывыкарыстоўваць працоўныя рэчывы з шырокімі флуоресцентными лініямі. Рэзанатары, якія складаюць лазер, маюць вельмі нізкія страты толькі ў вельмі вузкім дыяпазоне даўжынь хваль. Такім чынам, першы заключаецца ў змене даўжыні хвалі лазера шляхам змены некаторых элементаў (напрыклад, рашоткі) даўжыні хвалі, якая адпавядае вобласці нізкіх страт рэзанатара. Другі - зрушыць узровень энергіі лазернага пераходу шляхам змены некаторых знешніх параметраў (такіх як магнітнае поле, тэмпература і інш.). Трэці — выкарыстанне нелінейных эфектаў для дасягнення трансфармацыі і налады даўжыні хвалі (гл. нелінейная оптыка, вымушанае камбінацыйнае рассейванне, аптычнае падваенне частаты, аптычнае параметрычнае ваганне). Тыповыя лазеры, якія адносяцца да першага рэжыму перабудовы, - гэта лазеры на фарбавальніках, хрызаберылавыя лазеры, лазеры цэнтра афарбоўкі, перабудоўваемыя газавыя лазеры высокага ціску і перабудоўвальныя эксімерныя лазеры.

Наладжвальны лазер з пункту гледжання тэхналогіі рэалізацыі ў асноўным дзеліцца на: тэхналогію кантролю току, тэхналогію кантролю тэмпературы і тэхналогію механічнага кіравання.
Сярод іх, электронная тэхналогія кіравання для дасягнення налады даўжыні хвалі шляхам змены ін'екцыйнага току, з хуткасцю налады ўзроўню NS, шырокай прапускной здольнасцю налады, але малой выхадной магутнасцю, заснаванай на тэхналогіі электроннага кіравання ў асноўным SG-DBR (рашотка выбаркі DBR) і Лазер GCSR (дапаможная рашотка, накіраванае адбіванне з зваротнай выбаркай) . Тэхналогія кантролю тэмпературы змяняе даўжыню выходнай хвалі лазера шляхам змены паказчыка праламлення актыўнай вобласці лазера. Тэхналогія простая, але павольная, і яе можна наладзіць з дапамогай вузкай шырыні паласы ўсяго ў некалькі нм. Асноўнымі з іх з'яўляюцца тэхналогіі рэгулявання тэмпературыDFB лазер(размеркаваная зваротная сувязь) і DBR лазер (размеркаванае брэгговское адлюстраванне). Механічнае кіраванне ў асноўным заснавана на тэхналогіі MEMS (мікра-электра-механічная сістэма) для завяршэння выбару даўжыні хвалі, з вялікай рэгуляванай паласой прапускання, высокай выходнай магутнасцю. Асноўнымі структурамі, заснаванымі на тэхналогіі механічнага кіравання, з'яўляюцца DFB (размеркаваная зваротная сувязь), ECL (лазер з вонкавым рэзонатарам) і VCSEL (лазер з вертыкальнай паверхняй). Наступнае тлумачыцца з гэтых аспектаў прынцыпу перабудоўваемых лазераў.

Прыкладанне для аптычнай сувязі

Перастройвальны лазер з'яўляецца ключавой оптаэлектроннай прыладай у новым пакаленні сістэмы мультыплексавання з шчыльным дзяленнем па даўжынях хваль і абмену фатонамі ў цалкам аптычнай сетцы. Яго прымяненне значна павялічвае прапускную здольнасць, гібкасць і маштабаванасць валаконна-аптычнай сістэмы перадачы, а таксама рэалізуе бесперапынную або квазібесперапынную настройку ў шырокім дыяпазоне даўжынь хваль.
Кампаніі і навукова-даследчыя ўстановы па ўсім свеце актыўна прасоўваюць даследаванні і распрацоўкі перабудоўных лазераў, і ў гэтай галіне пастаянна дасягаюцца новыя поспехі. Прадукцыйнасць наладжвальных лазераў пастаянна паляпшаецца, а кошт пастаянна зніжаецца. У цяперашні час перабудоўваемыя лазеры ў асноўным дзеляцца на дзве катэгорыі: паўправадніковыя перабудоўвальныя лазеры і перабудоўвальныя валаконныя лазеры.
Паўправадніковы лазерз'яўляецца важнай крыніцай святла ў аптычнай сістэме сувязі, якая мае характарыстыкі невялікіх памераў, лёгкай вагі, высокай эфектыўнасці пераўтварэння, энергазберажэння і г.д., і лёгка дасягнуць оптаэлектроннай інтэграцыі аднаго чыпа з іншымі прыладамі. Яго можна падзяліць на наладжвальны лазер з размеркаванай зваротнай сувяззю, размеркаваны брэггаўскі люстэркавы лазер, лазер з вертыкальным выпраменьваннем паверхні мікрарухавіка і паўправадніковы лазер з вонкавай паласой.
Распрацоўка перабудоўваемага валаконнага лазера ў якасці асяроддзя ўзмацнення і распрацоўка паўправадніковага лазернага дыёда ў якасці крыніцы накачкі значна спрыяла развіццю валаконных лазераў. Наладжвальны лазер заснаваны на паласе ўзмацнення 80 нм легаванага валакна, а фільтруючы элемент дададзены ў контур для кіравання даўжынёй хвалі генерацыі і рэалізацыі налады даўжыні хвалі.
Распрацоўка перабудоўваемага паўправадніковага лазера вядзецца ў свеце вельмі актыўна, і прагрэс таксама вельмі хуткі. Паколькі наладжвальныя 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 шмат тыпаў наладжвальных лазераў, якія звычайна распрацоўваюцца шляхам далейшага ўкаранення механізмаў наладкі даўжыні хвалі на аснове розных лазераў з адной даўжынёй хвалі, і некаторыя тавары пастаўляюцца на міжнародны рынак. У дадатак да распрацоўкі бесперапынных аптычных перабудоўваемых лазераў таксама паведамлялася аб перабудоўваемых лазерах з інтэграванымі іншымі функцыямі, такімі як перабудоўвальны лазер, інтэграваны з адным чыпам VCSEL і мадулятарам электрычнага паглынання, і лазер, інтэграваны з брэггаўскім адбівальнікам з рашоткай узору і паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік і мадулятар электрычнага паглынання.
Паколькі лазер з рэгуляваннем даўжыні хвалі шырока выкарыстоўваецца, лазер з рэгуляваннем розных структур можа прымяняцца да розных сістэм, і кожная з іх мае перавагі і недахопы. Паўправадніковы лазер са знешнім рэзонатарам можа выкарыстоўвацца ў якасці шырокапалоснай перабудоўваемай крыніцы святла ў прэцызійных выпрабавальных прыборах з-за яго высокай выхадной магутнасці і бесперапыннай перабудоўваемай даўжыні хвалі. З пункту гледжання інтэграцыі фатонаў і задавальнення будучай цалкам аптычнай сеткі, DBR з узорнай рашоткай, DBR з суперструктураванай рашоткай і перабудоўвальныя лазеры, інтэграваныя з мадулятарамі і ўзмацняльнікамі, могуць быць перспектыўнымі наладжвальнымі крыніцамі святла для Z.
Таксама перспектыўным відам крыніцы святла з'яўляецца валаконна-рашоткавы перабудоўваемы лазер з вонкавым рэзанаторам, які мае простую структуру, вузкую шырыню лініі і лёгкае спалучэнне валакна. Калі мадулятар EA можа быць інтэграваны ў рэзонатар, ён таксама можа быць выкарыстаны ў якасці высакахуткаснай перабудоўваемай крыніцы аптычнага салітона. Акрамя таго, перабудоўваемыя валаконныя лазеры на аснове валаконных лазераў дасягнулі значнага прагрэсу ў апошнія гады. Можна чакаць, што прадукцыйнасць наладжвальных лазераў у аптычных крыніцах святла сувязі будзе яшчэ больш павышана, а доля рынку будзе паступова павялічвацца з вельмі яркімі перспектывамі прымянення.