Днес ще въведем „монохроматичен“ лазер на крайния лазер с тесна линия на линията. Появата му запълва пропуските в много полета на приложенията на лазера, а през последните години се използва широко при гравитационно откриване на вълни, лидар, разпределено сензорно, високоскоростна кохерентна оптична комуникация и други полета, която е „мисия“, която не може да бъде завършена само чрез подобряване на лазерната сила.
Какво е тесен лазер за ширина на линията?
Терминът „ширина на линията“ се отнася до ширината на спектралната линия на лазера в честотната област, която обикновено се определя количествено по отношение на пълната ширина на полу-пика на спектъра (FWHM). Ширината на линията се влияе главно от спонтанното излъчване на възбудени атоми или йони, фазов шум, механична вибрация на резонатора, трептене на температурата и други външни фактори. Колкото по -малка е стойността на ширината на линията, толкова по -голяма е чистотата на спектъра, тоест, толкова по -добра е монохроматичността на лазера. Лазерите с такива характеристики обикновено имат много малко фазов или честотен шум и много малко относителен шум от интензивността. В същото време, колкото по -малка е стойността на линейната ширина на лазера, толкова по -силна е съответната съгласуваност, която се проявява като изключително дълга дължина на съгласуваността.
Реализация и прилагане на тесен лазер с тесна линия
Ограничено от присъщата на линията на усилването на работното вещество на лазера, е почти невъзможно директно да се реализира продукцията на тесния лазер на ширината на линията, като се разчита на традиционния осцилатор. За да се реализира работата на лазера с тесна ширина на линията, обикновено е необходимо да се използват филтри, решетка и други устройства, за да се ограничи или избере надлъжния модул в спектъра на усилването, да се увеличи разликата в нетната печалба между надлъжните режими, така че да има няколко или дори само един надлъжен режим в резонатора на лазера. В този процес често е необходимо да се контролира влиянието на шума върху лазерния изход и да се сведе до минимум разширяването на спектралните линии, причинени от вибрациите и температурните промени във външната среда; В същото време той може да се комбинира и с анализа на спектралната плътност на фазата или честотата, за да се разбере източникът на шум и да се оптимизира дизайна на лазера, така че да се постигне стабилен изход на тесния лазер на новата линия.
Нека да разгледаме реализирането на тесната работа на ширината на линията на няколко различни категории лазери.
Полупроводниковите лазери имат предимствата на компактния размер, високата ефективност, дългия живот и икономическите ползи.
Оптичният резонатор на Fabry-Perot (FP), използван в традиционнияПолупроводникови лазериКато цяло се колебае в много-дълъг режим, а ширината на изходната линия е сравнително широка, така че е необходимо да се увеличи оптичната обратна връзка, за да се получи изходът на тесната ширина на линията.
Разпределената обратна връзка (DFB) и разпределеното отражение на Bragg (DBR) са две типични вътрешни оптични полупроводникови лазери. Поради малката решетка и селективността на добрата дължина на вълната, е лесно да се постигне стабилна едночестотна тесна изходна линия на линията. Основната разлика между двете структури е позицията на решетката: структурата на DFB обикновено разпределя периодичната структура на решетката на Bragg по целия резонатор, а резонаторът на DBR обикновено е съставен от отражение на структурата на решетката и региона на усилване, интегриран в крайната повърхност. В допълнение, DFB лазерите използват вградени решетки с контраст с нисък коефициент на пречупване и ниска отражателна способност. DBR лазерите използват повърхностни решетки с контраст на висок показател на пречупване и висока отразяваща способност. И двете структури имат голям свободен спектрален диапазон и могат да извършват настройка на дължината на вълната без скокDFB лазер. В допълнение, оптичната технология за обратна връзка на външната кухина, която използва външни оптични елементи, за да отрази изходящата светлина на полупроводниковия лазерен чип и да избере честотата, може също така да реализира тесната операция на широчината на полупроводниковия лазер.
(2) Лазери от влакна
Лазерите с влакна имат висока ефективност на преобразуване на помпата, добро качество на лъча и висока ефективност на свързване, които са горещите теми за изследване в лазерното поле. В контекста на информационната епоха, лазерите от влакна имат добра съвместимост с настоящите системи за комуникация на оптични влакна на пазара. Еднократният влакнест лазер с предимствата на тесната ширина на линията, ниският шум и добрата съгласуваност се превърнаха в една от важните посоки на нейното развитие.
Работата на единичния надлъжен режим е сърцевината на лазера на влакната за постигане на тесен изход на ширината на линията, обикновено според структурата на резонатора на едно честотно влакно лазер може да бъде разделен на тип DFB, тип DBR и тип пръстен. Сред тях принципът на работа на DFB и DBR едночестотни влакна лазери е подобен на този на лазерите на DFB и DBR Semiconductor.
Както е показано на фигура 1, DFB влакно лазер е да напише разпределена решетка Bragg във влакното. Тъй като работната дължина на вълната на осцилатора се влияе от периода на влакната, надлъжният режим може да бъде избран чрез разпределената обратна връзка на решетката. Лазерният резонатор на DBR лазер обикновено се образува от двойка сгъваеми влакна, а единичният надлъжен режим се избира главно от тесни ленти и ниска отразяваща влакна Bragg Gratings. Поради дългия си резонатор, сложната структура и липсата на ефективна честотна дискриминационна механизъм, кухината във формата на пръстена е предразположена към скачане на режим и е трудно да се работи стабилно в постоянен надлъжен режим за дълго време.
Фигура 1, две типични линейни структури с единична честотаЛазери от влакна
Време за публикация: ноември-27-2023