Razvoj in tržni status nastavljivega laserja Drugi del

Razvoj in tržni status nastavljivega laserja (drugi del)

Načelo delovanjanastavljiv laser

Obstajajo približno trije principi za uravnavanje laserske valovne dolžine. večinanastavljivi laserjiuporabljajte delovne snovi s širokimi fluorescentnimi linijami. Resonatorji, ki sestavljajo laser, imajo zelo majhne izgube le v zelo ozkem območju valovnih dolžin. Zato je prva sprememba valovne dolžine laserja s spremembo valovne dolžine, ki ustreza območju nizkih izgub resonatorja z nekaterimi elementi (kot je rešetka). Drugi je premik nivoja energije laserskega prehoda s spreminjanjem nekaterih zunanjih parametrov (kot so magnetno polje, temperatura itd.). Tretja je uporaba nelinearnih učinkov za doseganje transformacije in uglaševanja valovne dolžine (glej nelinearna optika, stimulirano Ramanovo sipanje, optično podvajanje frekvence, optično parametrično nihanje). Tipični laserji, ki spadajo v prvi način nastavitve, so barvni laserji, krizoberilni laserji, laserji barvnih središč, nastavljivi visokotlačni plinski laserji in nastavljivi ekscimerski laserji.

Nastavljiv laser z vidika tehnologije realizacije je v glavnem razdeljen na: tehnologijo nadzora toka, tehnologijo nadzora temperature in tehnologijo mehanskega nadzora.
Med njimi je elektronska krmilna tehnologija doseči uravnavanje valovne dolžine s spreminjanjem toka vbrizgavanja, s hitrostjo uglaševanja na ravni NS, široko pasovno širino uglaševanja, vendar majhno izhodno močjo, ki temelji na elektronski krmilni tehnologiji predvsem SG-DBR (vzorčna rešetka DBR) in GCSR laser (pomožna rešetka, usmerjena sklopka, odboj z vzorčenjem nazaj) . Tehnologija nadzora temperature spremeni izhodno valovno dolžino laserja s spreminjanjem lomnega količnika aktivnega področja laserja. Tehnologija je preprosta, vendar počasna in jo je mogoče prilagoditi z ozko pasovno širino le nekaj nm. Glavne, ki temeljijo na tehnologiji nadzora temperature, soDFB laser(razdeljena povratna zveza) in DBR laser (porazdeljena Braggova refleksija). Mehanski nadzor v glavnem temelji na tehnologiji MEMS (mikroelektromehanski sistem) za dokončanje izbire valovne dolžine, z veliko nastavljivo pasovno širino in visoko izhodno močjo. Glavne strukture, ki temeljijo na tehnologiji mehanskega krmiljenja, so DFB (porazdeljena povratna informacija), ECL (laser z zunanjo votlino) in VCSEL (laser, ki oddaja površino z navpično votlino). Naslednje je pojasnjeno s teh vidikov načela nastavljivih laserjev.

Aplikacija za optično komunikacijo

Nastavljiv laser je ključna optoelektronska naprava v novi generaciji sistema multipleksiranja z gosto valovno dolžino in izmenjave fotonov v popolnoma optičnem omrežju. Njegova uporaba močno poveča zmogljivost, prilagodljivost in razširljivost prenosnega sistema z optičnimi vlakni in je realizirala neprekinjeno ali kvazi-zvezno uglaševanje v širokem območju valovnih dolžin.
Podjetja in raziskovalne ustanove po vsem svetu aktivno spodbujajo raziskave in razvoj nastavljivih laserjev, na tem področju pa se nenehno pojavljajo novi napredki. Učinkovitost nastavljivih laserjev se nenehno izboljšuje in stroški se nenehno znižujejo. Trenutno so nastavljivi laserji v glavnem razdeljeni v dve kategoriji: polprevodniški nastavljivi laserji in nastavljivi laserji z vlakni.
Polprevodniški laserje pomemben vir svetlobe v optičnem komunikacijskem sistemu, ki ima značilnosti majhne velikosti, majhne teže, visoke učinkovitosti pretvorbe, varčevanja z energijo itd., in je enostavno doseči optoelektronsko integracijo z enim čipom z drugimi napravami. Lahko ga razdelimo na nastavljiv laser s porazdeljeno povratno zvezo, porazdeljeni laser z Braggovim zrcalom, laser z navpično površinsko sevanjem mikromotornega sistema in polprevodniški laser z zunanjo votlino.
Razvoj nastavljivega optičnega laserja kot ojačitvenega medija in razvoj polprevodniške laserske diode kot črpalnega vira sta močno spodbudila razvoj optičnih laserjev. Nastavljiv laser temelji na pasovni širini ojačanja 80 nm dopiranega vlakna, filtrirni element pa je dodan v zanko za nadzor valovne dolžine laserja in realizacijo uravnavanja valovne dolžine.
Razvoj nastavljivega polprevodniškega laserja je v svetu zelo aktiven in tudi napredek je zelo hiter. Ker se nastavljivi laserji postopoma približujejo laserjem s fiksno valovno dolžino v smislu stroškov in zmogljivosti, se bodo neizogibno vedno bolj uporabljali v komunikacijskih sistemih in igrali pomembno vlogo v prihodnjih povsem optičnih omrežjih.

Razvojna možnost
Obstaja veliko vrst nastavljivih laserjev, ki so na splošno razviti z nadaljnjim uvajanjem mehanizmov za uravnavanje valovne dolžine na podlagi različnih laserjev z eno valovno dolžino, nekateri izdelki pa so bili na mednarodnem trgu dobavljeni. Poleg razvoja kontinuiranih optičnih nastavljivih laserjev so poročali tudi o nastavljivih laserjih z vgrajenimi drugimi funkcijami, kot je nastavljiv laser, integriran z enim samim čipom VCSEL in modulatorjem električne absorpcije, ter laser, integriran z Braggovim reflektorjem z vzorčno rešetko ter polprevodniški optični ojačevalnik in električni absorpcijski modulator.
Ker se laser, ki je nastavljiv po valovni dolžini, pogosto uporablja, se lahko nastavljiv laser različnih struktur uporablja za različne sisteme in vsak ima prednosti in slabosti. Polprevodniški laser z zunanjo votlino se lahko uporablja kot širokopasovni nastavljivi vir svetlobe v natančnih testnih instrumentih zaradi njegove visoke izhodne moči in neprekinjene nastavljive valovne dolžine. Z vidika integracije fotonov in srečanja s prihodnjim popolnoma optičnim omrežjem so lahko obetavni nastavljivi viri svetlobe za Z vzorčna rešetka DBR, nadstrukturirana rešetka DBR in nastavljivi laserji, integrirani z modulatorji in ojačevalniki.
Nastavljiv laser z vlakneno mrežo z zunanjo votlino je tudi obetavna vrsta svetlobnega vira, ki ima preprosto strukturo, ozko širino črte in enostavno spajanje vlaken. Če je modulator EA mogoče integrirati v votlino, ga je mogoče uporabiti tudi kot visokohitrostni nastavljivi vir optičnih solitonov. Poleg tega so nastavljivi laserji z vlakni, ki temeljijo na laserjih z vlakni, v zadnjih letih precej napredovali. Pričakujemo lahko, da se bo zmogljivost nastavljivih laserjev v optičnih komunikacijskih svetlobnih virih še izboljšala, tržni delež pa se bo postopoma povečeval, z zelo svetlimi obeti uporabe.