Danes bomo v skrajni - ozek laser za ozek linijski laser uvedli "enobarvni" laser. Njegov nastanek zapolnjuje vrzeli na številnih aplikacijskih poljih laserja, v zadnjih letih pa se je široko uporabljal pri detekciji gravitacijskega vala, lidarju, distribucijskem zaznavanju, visoki koherentni optični komunikaciji in drugih poljih, ki je "poslanstvo", ki je ni mogoče dokončati samo z izboljšanjem laserjeve moči.
Kaj je ozek laser o liniji?
Izraz "širina črte" se nanaša na širino spektralne črte laserja v frekvenčni domeni, ki je običajno količinsko opredeljen glede na pol polne širine spektra (FWHM). Na linijo vplivajo predvsem spontano sevanje vzbujenih atomov ali ionov, fazni hrup, mehanska vibracija resonatorja, temperaturno tresenje in druge zunanje faktorje. Manjša kot je vrednost širine črte, večja je čistost spektra, torej boljša je enobarvnost laserja. Laserji s takšnimi značilnostmi imajo običajno zelo malo faznega ali frekvenčnega hrupa in zelo malo relativne intenzivnosti. Hkrati je manjša vrednost linearne širine laserja, močnejša je ustrezna skladnost, ki se kaže kot izjemno dolga dolžina skladnosti.
Realizacija in uporaba ozke laserja širine
Omejena s prirojeno širino linijske širine delovne snovi laserja, skoraj nemogoče je neposredno uresničiti izhod laserja ozke linijske širine, tako da se zanaša na tradicionalni oscilator. Da bi uresničili delovanje laserja ozke širine linij, je običajno treba uporabiti filtre, rešetke in druge naprave, da se omejite ali izberete vzdolžni modul v spektru dobička, povečate razliko v neto dobičku med vzdolžnimi načini, tako da obstaja nekaj ali celo samo eno vzdolžno nihanje nihanja v laserskem resonatorju. V tem procesu je pogosto treba nadzorovati vpliv hrupa na laserski izhod in zmanjšati širjenje spektralnih linij, ki jih povzročajo vibracije in temperaturne spremembe zunanjega okolja; Hkrati ga lahko kombiniramo tudi z analizo spektralne gostote faznega ali frekvenčnega hrupa, da se razume vir hrupa in optimizira zasnovo laserja, tako da doseže stabilen izhod ozke laserja širine.
Oglejmo si uresničevanje delovanja ozke širine več različnih kategorij laserjev.
Polprevodniški laserji imajo prednosti kompaktne velikosti, visoke učinkovitosti, dolge življenjske dobe in gospodarskih koristi.
Optični resonator Fabry-Perot (FP), ki se uporablja v tradicionalnempolprevodniški laserjiNa splošno niha v več dolgotrajnem načinu, širina izhodne črte pa je razmeroma široka, zato je treba povečati optične povratne informacije, da se doseže izhod ozke širine črte.
Razdeljene povratne informacije (DFB) in porazdeljeni BRAGG Reflection (DBR) sta dva tipična notranja optična povratna informacija polprevodniški laserji. Zaradi majhne nabore za rešetke in dobre selektivnosti valovne dolžine je enostavno doseči stabilen enofrekvenčni izhod ozke širine. Glavna razlika med obema strukturama je položaj rešetke: struktura DFB ponavadi porazdeli periodično strukturo Bragg rešetke po celotnem resonatorju, resonator DBR pa je običajno sestavljen iz reflekcijske rešetke in območja dobička, integriranega v končno površino. Poleg tega DFB laserji uporabljajo vgrajene rešetke z nizkim kontrastom indeksa loma in nizko odbojnostjo. DBR laserji uporabljajo površinske rešetke z visokim kontrastom indeksa loma in visoko odbojnostjo. Obe strukturi imata velik prosti spektralni doseg in lahko izvajajo nastavitev valovne dolžine brez skoka načina v območju nekaj nanometrov, kjer ima DBR laser širši razpon nastavitve kot paDFB laser. Poleg tega lahko zunanja tehnologija optičnih povratnih informacij v votlini, ki uporablja zunanje optične elemente za povratno informacijo odhodne svetlobe polprevodniškega laserskega čipa in izbiro frekvence, prav tako uresniči ozek delovanje laserja polprevodnika.
(2) Laserji vlaken
Laserji iz vlaken imajo visoko učinkovitost pretvorbe črpalke, dobro kakovost žarka in visoko učinkovitost sklopke, ki so vroče raziskovalne teme na laserskem polju. V okviru informacijske dobe imajo vlakninski laserji dobro združljivost s trenutnimi komunikacijskimi sistemi optičnih vlaken na trgu. Enofrekvenčni laser vlaken s prednostimi ozke širine črte, nizkega hrupa in dobre skladnosti je postal ena od pomembnih smeri njegovega razvoja.
Enojni vzdolžni način je jedro laserja vlaken za doseganje ozkega izhoda širine linije, običajno glede na strukturo resonatorja laserja z eno frekvenčnimi vlakninami lahko razdelimo na tip DFB, tip DBR in vrsto obroča. Med njimi je delovno načelo laserjev DFB in DBR enofrekvenčnih vlaken podobno kot pri polprevodniških laserjih DFB in DBR.
Kot je prikazano na sliki 1, je DFB vlakna laser za pisanje porazdeljenega Bragg -a v vlakno. Ker na delovno valovno dolžino oscilatorja vpliva obdobje vlaken, lahko vzdolžni način izberemo z porazdeljenimi povratnimi informacijami rešetke. Laserski resonator DBR laserja običajno tvori par vlaknin Bragg rešetk, en sam vzdolžni način pa je v glavnem izbran z ozkim pasom in nizko odbojnimi vlaknami Bragg Gragg. Vendar pa je zaradi svojega dolgega resonatorja, zapletene strukture in pomanjkanja učinkovite frekvenčne diskriminacijske mehanizma votlina v obliki obroča nagnjena k skoku načina in je težko delovati v stalnem vzdolžnem načinu.
Slika 1, dve značilni linearni strukturi enofrekvenčneLaserji vlaken
Čas objave: november-27-2023