Dinten ieu, urang bade ngenalkeun laser "monokromatik" dugi ka anu ekstrim - laser linewidth anu sempit. Munculna laser ngeusian lolongkrang dina seueur widang aplikasi laser, sareng dina sababaraha taun ka pengker parantos seueur dianggo dina deteksi gelombang gravitasi, liDAR, sensing terdistribusi, komunikasi optik koheren kecepatan tinggi sareng widang sanésna, anu mangrupikeun "misi" anu teu tiasa réngsé ngan ukur ku ningkatkeun kakuatan laser.
Naon ari laser lébar garis anu heureut téh?
Istilah "lébar garis" nujul kana lébar garis spéktral laser dina domain frékuénsi, anu biasana diukur dina hal lébar pinuh satengah puncak spéktrum (FWHM). Lebar garis utamina dipangaruhan ku radiasi spontan atom atanapi ion anu tereksitasi, noise fase, geteran mékanis resonator, jitter suhu sareng faktor éksternal anu sanés. Beuki leutik nilai lébar garis, beuki luhur kamurnian spéktrum, nyaéta, beuki saé monokromatisitas laser. Laser kalayan karakteristik sapertos kitu biasana gaduh noise fase atanapi frékuénsi anu sakedik pisan sareng noise inténsitas relatif anu sakedik pisan. Dina waktos anu sami, beuki leutik nilai lébar linier laser, beuki kuat koherensi anu saluyu, anu diwujudkeun salaku panjang koherensi anu panjang pisan.
Realisasi sareng aplikasi laser linewidth sempit
Diwatesan ku lébar garis gain anu aya dina zat kerja laser, ampir teu mungkin pikeun langsung ngawujudkeun kaluaran laser lébar garis sempit ku ngandelkeun osilator tradisional éta sorangan. Pikeun ngawujudkeun operasi laser lébar garis sempit, biasana diperyogikeun nganggo filter, kisi-kisi sareng alat-alat sanés pikeun ngawatesan atanapi milih modulus longitudinal dina spéktrum gain, ningkatkeun bédana gain bersih antara modeu longitudinal, supados aya sababaraha atanapi bahkan ngan ukur hiji osilasi modeu longitudinal dina resonator laser. Dina prosés ieu, sering diperyogikeun pikeun ngontrol pangaruh noise kana kaluaran laser, sareng ngaminimalkeun pelebaran garis spéktral anu disababkeun ku parobahan geter sareng suhu lingkungan éksternal; Dina waktos anu sami, éta ogé tiasa digabungkeun sareng analisis kapadetan spéktral noise fase atanapi frékuénsi pikeun ngartos sumber noise sareng ngaoptimalkeun desain laser, supados ngahontal kaluaran anu stabil tina laser lébar garis sempit.
Hayu urang tingali kana réalisasi operasi linewidth sempit tina sababaraha kategori laser anu béda.
Laser semikonduktor mibanda kaunggulan ukuran anu ringkes, efisiensi anu luhur, umur anu panjang sareng kauntungan ékonomis.
Resonator optik Fabry-Perot (FP) anu dianggo dina industri tradisionallaser semikonduktorumumna osilasi dina modeu multi-longitudinal, sareng lébar garis kaluaran relatif lega, janten perlu ningkatkeun eupan balik optik pikeun kéngingkeun kaluaran lébar garis anu sempit.
Eupan balik anu disebarkeun (DFB) sareng pantulan Bragg anu disebarkeun (DBR) mangrupikeun dua laser semikonduktor eupan balik optik internal anu khas. Kusabab pitch grating anu alit sareng selektivitas panjang gelombang anu saé, gampang pikeun ngahontal kaluaran linewidth sempit frékuénsi tunggal anu stabil. Bédana utama antara dua struktur nyaéta posisi grating: struktur DFB biasana nyebarkeun struktur périodik grating Bragg sapanjang resonator, sareng resonator DBR biasana diwangun ku struktur grating pantulan sareng daérah gain anu diintegrasikeun kana permukaan tungtung. Salaku tambahan, laser DFB nganggo grating anu dipasang kalayan kontras indéks bias anu handap sareng réfléksitivitas anu handap. Laser DBR nganggo grating permukaan kalayan kontras indéks bias anu luhur sareng réfléksitivitas anu luhur. Duanana struktur gaduh rentang spéktral bébas anu ageung sareng tiasa ngalakukeun tuning panjang gelombang tanpa luncat mode dina kisaran sababaraha nanometer, dimana laser DBR gaduh rentang tuning anu langkung lega tibatanLaser DFBSalian ti éta, téknologi eupan balik optik rongga éksternal, anu nganggo élémen optik éksternal pikeun ngeupan balikkeun cahaya anu kaluar tina chip laser semikonduktor sareng milih frékuénsi, ogé tiasa ngawujudkeun operasi linewidth anu sempit tina laser semikonduktor.
(2) Laser serat
Laser serat mibanda efisiensi konvérsi pompa anu luhur, kualitas sinar anu saé sareng efisiensi kopling anu luhur, anu mangrupikeun topik panalungtikan anu panas dina widang laser. Dina kontéks jaman informasi, laser serat mibanda kompatibilitas anu saé sareng sistem komunikasi serat optik ayeuna di pasar. Laser serat frékuénsi tunggal kalayan kaunggulan lébar garis anu heureut, noise anu handap sareng koherensi anu saé parantos janten salah sahiji arah penting dina kamekaranana.
Operasi modeu longitudinal tunggal mangrupikeun inti laser serat pikeun ngahontal kaluaran lébar garis anu sempit, biasana numutkeun struktur resonator laser serat frékuénsi tunggal tiasa dibagi kana jinis DFB, jinis DBR sareng jinis cincin. Di antarana, prinsip kerja laser serat frékuénsi tunggal DFB sareng DBR sami sareng laser semikonduktor DFB sareng DBR.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 1, laser serat DFB nyaéta pikeun nyerat grating Bragg anu disebarkeun kana serat. Kusabab panjang gelombang kerja osilator kapangaruhan ku periode serat, modeu longitudinal tiasa dipilih ngalangkungan eupan balik anu disebarkeun tina grating. Resonator laser laser DBR biasana dibentuk ku sapasang grating serat Bragg, sareng modeu longitudinal tunggal utamina dipilih ku pita sempit sareng grating serat Bragg anu réfléksibilitasna handap. Nanging, kusabab resonatorna anu panjang, struktur anu rumit sareng kurangna mékanisme diskriminasi frékuénsi anu efektif, rongga anu bentukna cincin condong kana modeu hopping, sareng hésé dianggo sacara stabil dina modeu longitudinal anu konstan pikeun waktos anu lami.
Gambar 1, Dua struktur linier has frékuénsi tunggallaser serat
Waktos posting: 27 Nopémber 2023