Сёння мы ўвядзем "аднатоннае" лазер да крайняй - вузкая лазерная лінізацыя. Яго ўзнікненне запаўняе прабелы ў многіх галінах прымянення лазера, і ў апошнія гады шырока выкарыстоўваецца ў выяўленні гравітацыйнай хвалі, LiDAR, размеркаванага зандзіравання, хуткаснай кагерэнтнай аптычнай камунікацыі і іншых галінах, што з'яўляецца "місіяй", якую нельга завяршыць толькі шляхам паляпшэння магутнасці лазер.
Што такое вузкая лазерная лінізацыя?
Тэрмін "шырыня лініі" ставіцца да шырыні спектральнай лініі лазера ў частотнай вобласці, якая звычайна колькасна ацэньваецца ў паўтара пікавай поўнай шырыні спектру (FWHM). На лінію ў асноўным ўплывае самаадвольнае выпраменьванне ўзбуджаных атамаў або іёнаў, фазавы шум, механічную вібрацыю рэзанатара, тэмпературу і іншыя знешнія фактары. Чым менш значэнне шырыні лініі, тым вышэй чысціня спектру, то ёсць, тым лепш аднатоннасць лазера. Лазеры з такімі характарыстыкамі звычайна маюць вельмі мала фазы або частотнага шуму і вельмі мала адноснай інтэнсіўнасці. У той жа час, чым меншае значэнне лінейнай шырыні лазера, тым мацней адпаведная кагерэнтнасць, якая выяўляецца як надзвычай доўгая даўжыня кагерэнтнасці.
Рэалізацыя і прымяненне вузкай лазера лінейкі
Абмежаваны ўласцівым узмацненнем лінейнай залежнасці працоўнага рэчыва лазера, практычна немагчыма непасрэдна рэалізаваць выхад вузкай лазера лінейкі, абапіраючыся на сам традыцыйны асцылятар. Для таго, каб усвядоміць працу вузкай лазера лінейкі, звычайна неабходна выкарыстоўваць фільтры, рашоткі і іншыя прылады, каб абмежаваць або выбраць падоўжны модуль у спектры ўзмацнення, павялічыць розніцу ўзмацнення чыстага ўзмацнення паміж падоўжнымі рэжымамі, так што ёсць некалькі ці нават толькі адзін падоўжны рэжым ваганняў у лазерным рэзанатары. У гэтым працэсе часта неабходна кантраляваць уплыў шуму на выхад лазера і мінімізаваць пашырэнне спектральных ліній, выкліканых вібрацыяй і зменамі тэмпературы знешняга асяроддзя; У той жа час ён таксама можа спалучацца з аналізам спектральнай шчыльнасці фазы або частоты, каб зразумець крыніцу шуму і аптымізаваць дызайн лазера, каб дасягнуць стабільнага выхаду вузкага лазера.
Давайце паглядзім на рэалізацыю вузкай працы некалькіх розных катэгорый лазераў.
Паўправадніковыя лазеры маюць перавагі кампактных памераў, высокай эфектыўнасці, доўгай жыцця і эканамічных выгод.
Аптычны рэзанатар Fabry-Perot (FP), які выкарыстоўваецца ў традыцыйнымпаўправадніковыя лазерыЗвычайна вагаецца ў мульты-лонгітудонскім рэжыме, і шырыня выходнай лініі адносна шырокая, таму неабходна павялічыць аптычную зваротную сувязь, каб атрымаць выхад вузкай шырыні лініі.
Размеркаваная зваротная сувязь (DFB) і распаўсюджанае адлюстраванне BRAGG (DBR) - гэта два тыповыя лазеры паўправаднікоў з аптычнай зваротнай сувяззю. З-за невялікага кроку рашоткі і добрай селектыўнасці даўжыні хвалі, лёгка дасягнуць устойлівага аднаразовага выхаду з вузкай лініі. Асноўнае адрозненне паміж абедзвюма структурамі - гэта становішча рашоткі: структура DFB звычайна размяркоўвае перыядычную структуру рашоткі Брэгга па ўсёй рэзанатары, а рэзанатар DBR звычайна складаецца з структуры рэфлексу і вобласці ўзмацнення ў канцавую паверхню. Акрамя таго, лазеры DFB выкарыстоўваюць убудаваныя рашоткі з нізкім кантрастам праламлення і нізкай адбівальнай здольнасцю. Лазеры DBR выкарыстоўваюць паверхневыя рашоткі з высокім кантрастам паказчыка праламлення і высокай адбівальнай здольнасцю. Абедзве структуры маюць вялікі вольны спектральны дыяпазон і могуць выконваць налады даўжыні хвалі без рэжыму скачка ў дыяпазоне некалькіх нанаметраў, дзе лазер DBR мае больш шырокі дыяпазон налады, чым уDFB лазер. Акрамя таго, тэхналогія аптычнай зваротнай сувязі знешняй паражніны, якая выкарыстоўвае знешнія аптычныя элементы для зваротнай сувязі з выходным святлом паўправадніковага лазернага чыпа і выбраць частату, таксама можа ўсвядоміць працу вузкай лінійнай здольнасці паўправадніковага лазера.
(2) лазерныя лазеры
Валаконныя лазеры маюць высокую эфектыўнасць пераўтварэння помпы, якасць прамяня і высокую эфектыўнасць злучэння, якія з'яўляюцца гарачымі тэмамі даследавання ў лазерным полі. У кантэксце інфармацыйнага ўзросту лазерныя лазеры маюць добрую сумяшчальнасць з сучаснымі сістэмамі сувязі з аптычнымі валокнамі на рынку. Адначастотны лазер з валакна з перавагамі вузкай шырыні лініі, нізкім узроўнем шуму і добрай узгодненасці стаў адным з важных напрамкаў яго развіцця.
Адзінкавая падоўжная рэжым працы-гэта ядро валакна для дасягнення вузкага ўзроўню шырынёй лініі, як правіла, у залежнасці ад структуры рэзанатара адзінкавага лазернага лазернага валакна можна падзяліць на тып DFB, тып DBR і тып кольца. Сярод іх прынцып працы з аднаразовымі валакна DFB і DBR падобны на той лазеры DFB і DBR Semiconductor Lasers.
Як паказана на малюнку 1, лазер з валакна DFB заключаецца ў запісе размеркаванай рашоткі Bragg у валакно. Паколькі працоўная даўжыня хвалі асцылятара ўплывае на перыяд валакна, падоўжны рэжым можа быць выбраны праз размеркаваную зваротную сувязь рашоткі. Лазерны рэзанатар лазера DBR звычайна ўтвараецца парай валакна Брэгга, а адзіны падоўжны рэжым у асноўным выбіраецца вузкай паласой і нізкай адбівальнай валакна Брэгга. Аднак з-за доўгага рэзанатара складанай структуры і адсутнасці эфектыўнага механізму дыскрымінацыі частоты, паражніну кольцападобнай формы схільная да скачкоў рэжыму, і на працягу доўгага часу цяжка працаваць стабільна ў пастаянным падоўжным рэжыме.
Малюнак 1, дзве тыповыя лінейныя структуры адзінай частотыВалаконныя лазеры
Час паведамлення: 27-2023