Лазерная тэхналогія вузкай шырыні лініі, частка другая
У 1960 годзе першы ў свеце рубінавы лазер быў цвёрдацельным лазерам, які характарызаваўся высокай энергіяй на выхадзе і больш шырокім ахопам даўжынь хваль. Унікальная прасторавая структура цвёрдацельнага лазера робіць яго больш гібкім у распрацоўцы выхаду вузкай шырыні лініі. У цяперашні час асноўныя метады, якія рэалізаваны, уключаюць метад кароткай паражніны, метад аднабаковай кальцавой паражніны, метад унутрыполасці стандартнага рэжыму, метад паражніны ў рэжыме круцільнага маятніка, метад аб'ёмнай брэггаўскай рашоткі і метад ін'екцыі насення.
На малюнку 7 паказана структура некалькіх тыповых цвёрдацельных лазераў з адным падоўжным рэжымам.
На малюнку 7(a) паказаны прынцып працы выбару адной падоўжнай моды на аснове стандарту FP у паражніны, гэта значыць вузкі спектр прапускання стандарту па шырыні лініі выкарыстоўваецца для павелічэння страт іншых падоўжных мод, так што іншыя падоўжныя моды адфільтроўваюцца ў працэсе канкурэнцыі рэжымаў з-за іх малога каэфіцыента прапускання, каб дасягнуць працы ў адным падоўжным рэжыме. Акрамя таго, можна атрымаць пэўны дыяпазон выхаду наладкі даўжыні хвалі, кіруючы вуглом і тэмпературай стандарту FP і змяняючы інтэрвал падоўжнага рэжыму. ФІГ. На малюнках 7(b) і (c) паказаны неплоскі кальцавы асцылятар (NPRO) і метад тарсіённай маятнікавай моды, які выкарыстоўваецца для атрымання аднаго выхаднога сігналу ў падоўжнай модзе. Прынцып працы заключаецца ў тым, каб прымусіць прамень распаўсюджвацца ў адным кірунку ў рэзанатары, эфектыўна ліквідаваць нераўнамернае прасторавае размеркаванне колькасці развернутых часціц у звычайнай паражніны стаячай хвалі і, такім чынам, пазбегнуць уплыву эфекту прагарання прасторавай дзіркі для дасягнення выхад у адным падоўжным рэжыме. Прынцып выбару рэжыму аб'ёмнай брэггаўскай рашоткі (VBG) падобны да прынцыпу паўправадніковых і валаконных лазераў з вузкай шырынёй лініі, якія згадваліся раней, гэта значыць пры выкарыстанні VBG у якасці фільтруючага элемента, заснаванага на яго добрай спектральнай селектыўнасці і кутняй селектыўнасці, асцылятар вагаецца на пэўнай даўжыні хвалі або дыяпазоне, каб дасягнуць ролі выбару падоўжнага рэжыму, як паказана на малюнку 7(d).
У той жа час можна камбінаваць некалькі метадаў выбару падоўжнага рэжыму ў адпаведнасці з патрэбамі для павышэння дакладнасці выбару падоўжнага рэжыму, далейшага звужэння шырыні лініі або павелічэння інтэнсіўнасці канкурэнцыі рэжымаў шляхам увядзення нелінейнага пераўтварэння частоты і іншых сродкаў, а таксама пашырэння выхадной даўжыні хвалі лазер пры працы ў вузкай шырыні лініі, што цяжка зрабіць дляпаўправадніковы лазерівалаконныя лазеры.
(4) Лазер Брылюэна
Лазер Брылюэна заснаваны на эфекце вымушанага рассейвання Брылюэна (SBS), каб атрымаць тэхналогію выхаду з нізкім узроўнем шуму і вузкай шырынёй лініі, яго прынцып заключаецца ў тым, што ўзаемадзеянне фатона і ўнутранага акустычнага поля стварае пэўны зрух частоты фатонаў Стокса, і бесперапынна ўзмацняецца ў межах атрымаць прапускную здольнасць.
На малюнку 8 паказаны дыяграма ўзроўняў ВРМБ-пераўтварэння і асноўная структура лазера Брылюэна.
З-за нізкай частаты вібрацыі акустычнага поля зрух частоты Брылюэна матэрыялу звычайна складае ўсяго 0,1-2 см-1, таму з лазерам з 1064 нм у якасці святла накачкі генераваная даўжыня хвалі Стокса часта складае толькі каля 1064,01 нм, але гэта таксама азначае, што яго квантавая эфектыўнасць пераўтварэння надзвычай высокая (тэарэтычна да 99,99%). Акрамя таго, паколькі шырыня лініі ўзмацнення Брылюэна асяроддзя звычайна складае толькі парадку МГц-ггц (шырыня лініі ўзмацнення Брылюэна некаторых цвёрдых асяроддзяў складае ўсяго каля 10 МГц), гэта значна менш, чым шырыня лініі ўзмацнення працоўнага рэчыва лазера. парадку 100 ГГц, такім чынам, Стокса, узбуджаны ў лазеры Брылюэна, можа паказаць відавочнае звужэнне спектру пасля шматразовага ўзмацнення ў рэзанаторы, і яго шырыня лініі выхаду на некалькі парадкаў менш, чым шырыня лініі накачкі. У цяперашні час лазер Брылюэна стаў гарачай кропкай даследаванняў у галіне фатонікі, і было шмат паведамленняў аб парадку Гц і ніжэй Гц выхаду надзвычай вузкай шырыні лініі.
У апошнія гады ў вобласці з'явіліся прылады Брылюэна з хваляводнай структураймікрахвалевая фатоніка, і хутка развіваюцца ў напрамку мініяцюрызацыі, высокай інтэграцыі і больш высокага дазволу. Акрамя таго, касмічны лазер Брылюэна, заснаваны на новых крышталічных матэрыялах, такіх як алмаз, таксама ўвайшоў у поле зроку людзей за апошнія два гады, яго інавацыйны прарыў у магутнасці хвалеводнай структуры і вузкае месца каскаднага SBS, магутнасць лазера Брылюэна да 10 Вт, закладваючы аснову для пашырэння яго прымянення.
Агульны развязак
З бесперапынным вывучэннем перадавых ведаў лазеры з вузкай шырынёй лініі сталі незаменным інструментам у навуковых даследаваннях з іх выдатнай прадукцыйнасцю, напрыклад, лазерны інтэрферометр LIGO для выяўлення гравітацыйных хваль, які выкарыстоўвае адначастотную вузкую лінію.лазерз даўжынёй хвалі 1064 нм у якасці зародкавай крыніцы, а шырыня лініі затравальнага святла знаходзіцца ў межах 5 кГц. Акрамя таго, лазеры вузкай шырыні з рэгуляваннем даўжыні хвалі і без скачка рэжыму таксама дэманструюць вялікі патэнцыял прымянення, асабліва ў кагерэнтнай сувязі, якія могуць цалкам задаволіць патрэбы мультыплексавання з падзелам даўжыні хвалі (WDM) або мультыплексавання з падзелам частоты (FDM) для даўжыні хвалі (або частоты) ) наладжвальнасць і, як чакаецца, стане асноўнай прыладай наступнага пакалення тэхналогій мабільнай сувязі.
У будучыні інавацыі ў галіне лазерных матэрыялаў і тэхналогіі апрацоўкі будуць садзейнічаць сцісканню шырыні лазернай лініі, паляпшэнню стабільнасці частоты, пашырэнню дыяпазону даўжынь хваль і павышэнню магутнасці, што адкрывае шлях для вывучэння чалавекам невядомага свету.
Час публікацыі: 29 лістапада 2023 г