Dinten ieu kami bakal ngawanohkeun laser "monochromatic" ka ekstrim - laser linewidth sempit.Mecenghulna na ngeusi sela di loba widang aplikasi tina laser, sarta dina taun panganyarna geus loba dipaké dina deteksi gelombang gravitasi, liDAR, disebarkeun sensing,-speed tinggi komunikasi optik koheren jeung widang lianna, nu mangrupakeun "misi" nu teu bisa réngsé ngan ku ngaronjatkeun kakuatan laser.
Naon laser linewidth sempit?
Istilah "lebar garis" nujul kana lebar garis spéktral tina laser dina domain frékuénsi, nu biasana diitung dina watesan lebar pinuh satengah puncak spéktrum (FWHM).Linewidth utamana kapangaruhan ku radiasi spontan atom bungah atawa ion, fase noise, Geter mékanis of resonator nu, suhu jitter jeung faktor éksternal séjén.Nu leuwih leutik nilai lebar garis, nu leuwih luhur purity spéktrum, nyaeta, nu hadé monochromaticity of laser nu.Lasers kalawan ciri sapertos biasana mibanda saeutik pisan fase atawa frékuénsi noise jeung saeutik pisan inténsitas noise relatif.Dina waktos anu sami, langkung alit nilai lebar linier laser, langkung kuat kohérénsi anu saluyu, anu diwujudkeun salaku panjang kohérénsi anu panjang pisan.
Realisasi sarta aplikasi tina laser linewidth sempit
Diwates ku linewidth gain alamiah tina zat kerja tina laser, éta ampir teu mungkin keur langsung ngawujudkeun kaluaran tina laser linewidth sempit ku ngandelkeun osilator tradisional sorangan.Dina raraga ngawujudkeun operasi laser linewidth sempit, éta biasana perlu ngagunakeun saringan, grating jeung alat sejenna pikeun ngawatesan atawa milih modulus longitudinal dina spéktrum gain, ningkatkeun net gain bédana antara mode longitudinal, ku kituna aya a sababaraha atawa malah ngan hiji mode longitudinal osilasi dina resonator laser.Dina prosés ieu, mindeng diperlukeun pikeun ngadalikeun pangaruh noise dina kaluaran laser, sarta ngaleutikan broadening garis spéktral disababkeun ku Geter jeung parobahan suhu lingkungan éksternal;Dina waktu nu sarua, éta ogé bisa digabungkeun jeung analisis fase atawa frékuénsi noise dénsitas spéktral ngartos sumber noise jeung ngaoptimalkeun desain laser, ku kituna pikeun ngahontal kaluaran stabil tina laser linewidth sempit.
Hayu urang nyandak katingal di realisasi operasi linewidth sempit sababaraha kategori béda tina lasers.
Laser semikonduktor gaduh kaunggulan ukuran kompak, efisiensi tinggi, umur panjang sareng kauntungan ékonomi.
The Fabry-Perot (FP) resonator optik dipaké dina tradisionallaser semikonduktorumumna oscillates dina modeu multi-longitudinal, sarta lebar garis kaluaran relatif lega, jadi perlu pikeun ngaronjatkeun eupan balik optik pikeun ménta kaluaran lebar garis sempit.
eupan balik disebarkeun (DFB) jeung réfléksi Bragg disebarkeun (DBR) dua lasers semikonduktor eupan balik optik internal has.Alatan pitch grating leutik tur selectivity panjang gelombang alus, éta gampang pikeun ngahontal kaluaran linewidth sempit frékuénsi tunggal stabil.Beda utama antara dua struktur nyaéta posisi grating: struktur DFB biasana nyebarkeun struktur periodik kisi Bragg sapanjang resonator, sareng resonator DBR biasana diwangun ku struktur grating refleksi sareng daérah gain terpadu kana. beungeut tungtung.Salaku tambahan, laser DFB nganggo kisi-kisi anu dipasang kalayan kontras indéks réfraktif anu rendah sareng pantulan anu rendah.DBR lasers ngagunakeun gratings permukaan kalawan kontras indéks réfraktif tinggi na reflectivity tinggi.Kadua strukturna gaduh rentang spéktral bébas anu ageung sareng tiasa ngalakukeun tuning panjang gelombang tanpa luncat mode dina kisaran sababaraha nanométer, dimana laser DBR gaduh rentang tuning anu langkung lega tibatanDFB laser.Sajaba ti éta, téhnologi eupan balik optik rongga éksternal, anu ngagunakeun elemen optik éksternal mun eupan balik lampu kaluar tina chip laser semikonduktor tur pilih frékuénsi, ogé bisa ngawujudkeun operasi linewidth sempit tina laser semikonduktor.
(2) Serat laser
Laser serat gaduh efisiensi konversi pompa anu luhur, kualitas sinar anu saé sareng efisiensi gandeng anu luhur, anu mangrupikeun topik panalungtikan anu panas dina widang laser.Dina konteks jaman informasi, laser serat boga kasaluyuan alus kalawan sistem komunikasi serat optik ayeuna di pasar.The single-frékuénsi serat laser kalawan kaunggulan tina lebar garis sempit, noise lemah sareng kohérénsi alus geus jadi salah sahiji arah penting ngembangkeun na.
Operasi mode longitudinal tunggal nyaéta inti serat laser pikeun ngahontal kaluaran garis-lebar sempit, biasana nurutkeun struktur resonator laser serat frékuénsi tunggal bisa dibagi kana tipe DFB, tipe DBR jeung tipe ring.Di antarana, prinsip gawé DFB na DBR single-frékuénsi serat lasers sarua jeung DFB na DBR semikonduktor lasers.
Ditémbongkeun saperti dina Gambar 1, DFB serat laser nulis disebarkeun Bragg grating kana serat.Kusabab panjang gelombang kerja tina osilator kapangaruhan ku jaman serat, mode longitudinal bisa dipilih ngaliwatan eupan balik disebarkeun of grating nu.The laser resonator of DBR laser biasana dibentuk ku sapasang serat Bragg gratings, sarta mode longitudinal tunggal utamana dipilih ku band sempit tur low reflectivity serat Bragg gratings.Sanajan kitu, kusabab resonator panjang na, struktur kompléks jeung kurangna mékanisme diskriminasi frékuénsi éféktif, ring-ngawangun rongga rawan mode hopping, sarta hese dianggo stably dina mode longitudinal konstan pikeun lila.
Gambar 1, Dua struktur linier has tina frékuénsi tunggalserat laser
waktos pos: Nov-27-2023