Laserska tehnologija z ozko širino črte, drugi del
Leta 1960 je bil prvi rubinski laser na svetu polprevodniški laser, za katerega je značilna visoka izhodna energija in širša pokritost valovne dolžine. Zaradi edinstvene prostorske strukture polprevodniškega laserja je bolj prilagodljiv pri oblikovanju izhodne širine ozke črte. Trenutno glavne uporabljene metode vključujejo metodo kratke votline, metodo z enosmerno obročasto votlino, standardno metodo znotraj votline, metodo z votlino v obliki torzijskega nihala, metodo volumske Braggove rešetke in metodo vbrizgavanja semena.
Slika 7 prikazuje strukturo več tipičnih enosmernih vzdolžnih polprevodniških laserjev.
Slika 7(a) prikazuje delovni princip izbire enega vzdolžnega načina na podlagi standarda FP v votlini, kar pomeni, da se spekter prenosa standarda z ozko širino črte uporablja za povečanje izgube drugih vzdolžnih načinov, tako da drugi vzdolžni načini se zaradi majhne prepustnosti filtrirajo v procesu tekmovalnega načina, tako da se doseže delovanje v enem vzdolžnem načinu. Poleg tega je mogoče doseči določen obseg izhodne nastavitve valovne dolžine z nadzorom kota in temperature standarda FP in spreminjanjem intervala vzdolžnega načina. FIG. Sliki 7(b) in (c) prikazujeta neplanarni obročni oscilator (NPRO) in metodo torzijskega nihalnega načina votline, ki se uporabljata za pridobitev enega vzdolžnega izhoda. Načelo delovanja je, da se žarek širi v eni smeri v resonatorju, učinkovito odpravi neenakomerno prostorsko porazdelitev števila obrnjenih delcev v običajni votlini stoječega vala in se tako izogne vplivu učinka gorenja prostorske luknje, da se doseže a izhod v enem vzdolžnem načinu. Načelo izbire načina množične Braggove rešetke (VBG) je podobno kot pri prej omenjenih polprevodniških in vlaknenih laserjih z ozko širino črte, to je z uporabo VBG kot filtrskega elementa, ki temelji na njegovi dobri spektralni selektivnosti in selektivnosti kota, oscilator niha na določeni valovni dolžini ali pasu, da doseže vlogo izbire vzdolžnega načina, kot je prikazano na sliki 7(d).
Hkrati je mogoče kombinirati več metod izbire vzdolžnega načina glede na potrebe za izboljšanje natančnosti izbire vzdolžnega načina, nadaljnje zožanje širine črte ali povečanje intenzivnosti tekmovanja v načinu z uvedbo nelinearne frekvenčne transformacije in drugih sredstev ter razširitev izhodne valovne dolžine laser, medtem ko deluje v ozki črti, kar je težko nareditipolprevodniški laserinvlakneni laserji.
(4) Brillouinov laser
Brillouinov laser temelji na učinku stimuliranega Brillouinovega sipanja (SBS) za pridobitev izhodne tehnologije z nizkim šumom in ozko širino črte. Njegov princip je prek fotona in interakcije notranjega akustičnega polja, da povzroči določen frekvenčni premik Stokesovih fotonov, in se nenehno ojača znotraj pridobite pasovno širino.
Slika 8 prikazuje nivojski diagram SBS pretvorbe in osnovno strukturo Brillouinovega laserja.
Zaradi nizke frekvence nihanja akustičnega polja je Brillouinov frekvenčni premik materiala običajno le 0,1-2 cm-1, tako da je z laserjem 1064 nm kot svetlobo črpalke ustvarjena Stokesova valovna dolžina pogosto le okoli 1064,01 nm, vendar to tudi pomeni, da je njegova kvantna učinkovitost pretvorbe izjemno visoka (teoretično do 99,99 %). Poleg tega, ker je širina linije Brillouinovega ojačanja medija običajno le reda velikosti MHZ-ghz (širina črte Brillouinovega ojačanja nekaterih trdnih medijev je le okoli 10 MHz), je veliko manjša od širine črte laserskega ojačenja delovne snovi reda 100 GHz, tako da lahko Stokes, vzbujen v Brillouinovem laserju, pokaže očiten pojav zožitve spektra po večkratnem ojačenju v votlini, njegova širina izhodne črte pa je za nekaj velikostnih redov ožja od širine linije črpalke. Trenutno je Brillouinov laser postal raziskovalna vroča točka na področju fotonike in bilo je veliko poročil o Hz in pod Hz vrstnem redu izjemno ozke širine črte.
V zadnjih letih so se na področju valovoda pojavile Brillouinove naprave z valovodno strukturomikrovalovna fotonika, in se hitro razvijajo v smeri miniaturizacije, visoke integracije in višje ločljivosti. Poleg tega je vesoljski laser Brillouin, ki temelji na novih kristalnih materialih, kot je diamant, prav tako prišel v vizijo ljudi v zadnjih dveh letih, njegov inovativni preboj v moči valovodne strukture in kaskadnem ozkem grlu SBS, moči Brillouinovega laserja na magnitudo 10 W, kar je temelj za razširitev njegove uporabe.
Splošno stičišče
Z nenehnim raziskovanjem vrhunskega znanja so laserji z ozko črto postali nepogrešljivo orodje v znanstvenih raziskavah s svojo odlično zmogljivostjo, kot je laserski interferometer LIGO za zaznavanje gravitacijskih valov, ki uporablja enofrekvenčno ozko širino črte.laserz valovno dolžino 1064 nm kot začetnim virom, širina linije začetne svetlobe pa je znotraj 5 kHz. Poleg tega laserji ozke širine z nastavljivo valovno dolžino in brez preskoka načina prav tako kažejo velik potencial uporabe, zlasti v koherentnih komunikacijah, ki lahko popolnoma zadovoljijo potrebe multipleksiranja z delitvijo valovnih dolžin (WDM) ali frekvenčnega multipleksiranja (FDM) za valovno dolžino (ali frekvenco). ) nastavljivost in naj bi postala osrednja naprava naslednje generacije mobilne komunikacijske tehnologije.
V prihodnosti bodo inovacije laserskih materialov in tehnologije obdelave še naprej spodbujale kompresijo laserske širine črte, izboljšanje stabilnosti frekvence, razširitev obsega valovnih dolžin in izboljšanje moči, kar bo utrlo pot človekovemu raziskovanju neznanega sveta.
Čas objave: 29. nov. 2023