Hodiaŭ, ni enkondukos "monokromatan" laseron al la ekstremo - mallarĝlinian laseron. Ĝia apero plenigas la mankojn en multaj aplikaj kampoj de lasero, kaj en la lastaj jaroj ĝi estis vaste uzata en gravitaj ondoj, liDAR, distribuita sensado, altrapida kohera optika komunikado kaj aliaj kampoj, kio estas "misio", kiu ne povas esti plenumita nur per plibonigo de lasera potenco.
Kio estas mallarĝlinia larĝa lasero?
La termino "linilarĝo" rilatas al la spektra linilarĝo de la lasero en la frekvenca domajno, kiu kutime kvantiĝas laŭ la duonpinta plena larĝo de la spektro (FWHM). La linilarĝon ĉefe influas la spontanea radiado de ekscititaj atomoj aŭ jonoj, faza bruo, mekanika vibrado de la resonatoro, temperatura jitter kaj aliaj eksteraj faktoroj. Ju pli malgranda estas la valoro de la linilarĝo, des pli alta estas la pureco de la spektro, tio estas, des pli bona estas la monokromateco de la lasero. Laseroj kun tiaj karakterizaĵoj kutime havas tre malmulte da faza aŭ frekvenca bruo kaj tre malmulte da relativa intenseca bruo. Samtempe, ju pli malgranda estas la lineara larĝvaloro de la lasero, des pli forta estas la koresponda kohereco, kiu manifestiĝas kiel ekstreme longa kohereclongo.
Realigo kaj apliko de mallarĝlinilarĝa lasero
Limigite de la eneca gajno-linilarĝo de la funkcianta substanco de la lasero, estas preskaŭ neeble rekte realigi la eliron de la mallarĝlinilarĝa lasero fidante je la tradicia oscilatoro mem. Por realigi la funkciadon de mallarĝlinilarĝa lasero, kutime necesas uzi filtrilojn, kradojn kaj aliajn aparatojn por limigi aŭ elekti la longitudan modulon en la gajno-spektro, pliigi la netan gajno-diferencon inter la longitudaj reĝimoj, tiel ke ekzistas malmultaj aŭ eĉ nur unu longituda reĝimo-oscilado en la lasera resonatoro. En ĉi tiu procezo, ofte necesas kontroli la influon de bruo sur la laseran eliron, kaj minimumigi la plilarĝiĝon de spektraj linioj kaŭzitajn de la vibrado kaj temperaturŝanĝoj de la ekstera medio; Samtempe, ĝi ankaŭ povas esti kombinita kun la analizo de faza aŭ frekvenca brua spektra denseco por kompreni la fonton de bruo kaj optimumigi la dezajnon de la lasero, por atingi stabilan eliron de la mallarĝlinilarĝa lasero.
Ni rigardu la realigon de mallarĝlinia larĝa operacio de pluraj malsamaj kategorioj de laseroj.
Duonkonduktaj laseroj havas la avantaĝojn de kompakta grandeco, alta efikeco, longa vivo kaj ekonomiaj profitoj.
La optika resonatoro Fabry-Perot (FP) uzata en tradiciajduonkonduktaĵaj laserojĝenerale oscilas en multlongituda reĝimo, kaj la linilarĝo de eliro estas relative larĝa, do necesas pliigi la optikan retrosciigon por akiri la eliron de mallarĝa linilarĝo.
Distribuita retroligo (DFB) kaj Distribuita Bragg-reflektado (DBR) estas du tipaj internaj optikaj retroligaj duonkonduktaĵaj laseroj. Pro la malgranda kradpaŝo kaj bona ondolonga selektiveco, estas facile atingi stabilan unu-frekvencan mallarĝlinilarĝan eliron. La ĉefa diferenco inter la du strukturoj estas la pozicio de la krado: la DFB-strukturo kutime distribuas la periodan strukturon de la Bragg-krado tra la resonatoro, kaj la resonatoro de la DBR kutime konsistas el la reflekta kradstrukturo kaj la gajnoregiono integrita en la finan surfacon. Krome, DFB-laseroj uzas enigitajn kradojn kun malalta refraktaindica kontrasto kaj malalta reflektiveco. DBR-laseroj uzas surfacajn kradojn kun alta refraktaindica kontrasto kaj alta reflektiveco. Ambaŭ strukturoj havas grandan liberan spektran gamon kaj povas plenumi ondolongagordon sen moda salto en la gamo de kelkaj nanometroj, kie la DBR-lasero havas pli larĝan agordan gamon ol la...DFB-laseroKrome, la ekstera kavaĵa optika retrokupla teknologio, kiu uzas eksterajn optikajn elementojn por retrokupli la elirantan lumon de la duonkondukta lasera ĉipo kaj elekti la frekvencon, ankaŭ povas realigi la mallarĝlinian larĝan funkciadon de la duonkondukta lasero.
(2) Fibraj laseroj
Fibraj laseroj havas altan pumpkonvertan efikecon, bonan lumkvaliton kaj altan kuplan efikecon, kiuj estas la varmaj esplortemoj en la lasera kampo. En la kunteksto de la informa epoko, fibraj laseroj havas bonan kongruon kun la nunaj optikaj fibraj komunikaj sistemoj sur la merkato. La unu-frekvenca fibra lasero kun la avantaĝoj de mallarĝa liniolarĝo, malalta bruo kaj bona kohereco fariĝis unu el la gravaj direktoj de ĝia disvolviĝo.
Unu-longituda reĝimo estas la kerno de fibra lasero por atingi mallarĝan linilarĝan eliron. Kutime, laŭ la strukturo de la resonatoro, unu-frekvenca fibra lasero povas esti dividita en DFB-tipojn, DBR-tipojn kaj ringotipojn. Inter ili, la funkciprincipo de DFB kaj DBR unu-frekvencaj fibraj laseroj similas al tiu de DFB kaj DBR duonkonduktaĵaj laseroj.
Kiel montrite en Figuro 1, DFB-fibra lasero enskribas distribuitan Bragg-kradon en la fibron. Ĉar la funkcia ondolongo de la oscilatoro estas influita de la fibroperiodo, la longituda reĝimo povas esti elektita per la distribuita retrokuplado de la krado. La lasera resonatoro de DBR-lasero kutime konsistas el paro de fibraj Bragg-kradoj, kaj la ununura longituda reĝimo estas ĉefe elektita per mallarĝbendaj kaj malalt-reflektivecaj fibraj Bragg-kradoj. Tamen, pro ĝia longa resonatoro, kompleksa strukturo kaj manko de efika frekvenca diskriminacia mekanismo, la ringoforma kavaĵo emas al reĝimsalto, kaj estas malfacile labori stabile en konstanta longituda reĝimo dum longa tempo.
Figuro 1, Du tipaj linearaj strukturoj de ununura frekvencofibraj laseroj
Afiŝtempo: 27-a de novembro 2023