Dina iki, kita bakal ngenalake laser "monokromatik" nganti tekan sing paling ekstrem - laser linewidth sing sempit. Muncule laser iki ngisi kesenjangan ing pirang-pirang bidang aplikasi laser, lan ing taun-taun pungkasan wis digunakake sacara wiyar ing deteksi gelombang gravitasi, liDAR, penginderaan terdistribusi, komunikasi optik koheren kecepatan tinggi lan bidang liyane, sing minangka "misi" sing ora bisa dirampungake mung kanthi ningkatake daya laser.
Apa sing diarani laser linewidth sing sempit?
Istilah "jembar garis" nuduhake jembar garis spektral laser ing domain frekuensi, sing biasane diukur nganggo jembar lengkap setengah puncak spektrum (FWHM). Jembar garis utamane kena pengaruh radiasi spontan atom utawa ion sing tereksitasi, gangguan fase, getaran mekanik resonator, jitter suhu, lan faktor eksternal liyane. Sing luwih cilik nilai jembar garis, sing luwih dhuwur kemurnian spektrum, yaiku, sing luwih apik monokromatisitas laser. Laser kanthi karakteristik kasebut biasane duwe gangguan fase utawa frekuensi sing sithik banget lan gangguan intensitas relatif sing sithik banget. Ing wektu sing padha, sing luwih cilik nilai jembar linier laser, sing luwih kuwat koherensi sing cocog, sing diwujudake minangka dawa koherensi sing dawa banget.
Realisasi lan aplikasi laser linewidth sempit
Diwatesi dening jembar garis gain sing ana ing njero zat kerja laser, meh ora mungkin kanggo langsung nggayuh output laser jembar garis sempit kanthi ngandelake osilator tradisional dhewe. Kanggo nggayuh operasi laser jembar garis sempit, biasane perlu nggunakake filter, kisi, lan piranti liyane kanggo mbatesi utawa milih modulus longitudinal ing spektrum gain, nambah beda gain net antarane mode longitudinal, supaya ana sawetara utawa malah mung siji osilasi mode longitudinal ing resonator laser. Ing proses iki, asring perlu kanggo ngontrol pengaruh gangguan ing output laser, lan nyuda pelebaran garis spektral sing disebabake dening getaran lan owah-owahan suhu saka lingkungan njaba; Ing wektu sing padha, uga bisa digabungake karo analisis kepadatan spektral gangguan fase utawa frekuensi kanggo mangerteni sumber gangguan lan ngoptimalake desain laser, supaya bisa entuk output laser jembar garis sempit sing stabil.
Ayo dideleng implementasine operasi linewidth sing sempit saka sawetara kategori laser sing beda.
Laser semikonduktor duwé kaluwihan ukuran sing ringkes, efisiensi dhuwur, umur dawa lan keuntungan ekonomis.
Resonator optik Fabry-Perot (FP) sing digunakake ing tradhisionallaser semikonduktorumume osilasi ing mode multi-longitudinal, lan jembar garis output relatif amba, mula perlu nambah umpan balik optik kanggo entuk output jembar garis sing sempit.
Umpan balik terdistribusi (DFB) lan refleksi Bragg terdistribusi (DBR) minangka rong laser semikonduktor umpan balik optik internal sing khas. Amarga pitch grating cilik lan selektivitas dawa gelombang sing apik, gampang kanggo entuk output linewidth sempit frekuensi tunggal sing stabil. Bentenane utama antarane rong struktur kasebut yaiku posisi grating: struktur DFB biasane nyebarake struktur periodik grating Bragg ing saindenging resonator, lan resonator DBR biasane kasusun saka struktur grating refleksi lan wilayah gain sing terintegrasi menyang permukaan pungkasan. Kajaba iku, laser DFB nggunakake grating tertanam kanthi kontras indeks bias sing kurang lan reflektivitas sing kurang. Laser DBR nggunakake grating permukaan kanthi kontras indeks bias sing dhuwur lan reflektivitas sing dhuwur. Kaloro struktur kasebut duwe rentang spektrum bebas sing gedhe lan bisa nindakake tuning dawa gelombang tanpa lompatan mode ing kisaran sawetara nanometer, ing ngendi laser DBR duwe rentang tuning sing luwih akeh tinimbangLaser DFBKajaba iku, teknologi umpan balik optik rongga njaba, sing nggunakake elemen optik njaba kanggo menehi umpan balik cahya metu saka chip laser semikonduktor lan milih frekuensi, uga bisa ngleksanakake operasi linewidth sing sempit saka laser semikonduktor.
(2) Laser serat
Laser serat nduweni efisiensi konversi pompa sing dhuwur, kualitas sinar sing apik, lan efisiensi kopling sing dhuwur, sing dadi topik riset sing panas ing bidang laser. Ing konteks jaman informasi, laser serat nduweni kompatibilitas sing apik karo sistem komunikasi serat optik saiki ing pasar. Laser serat frekuensi tunggal kanthi kaluwihan jembar garis sing sempit, gangguan sing sithik, lan koherensi sing apik wis dadi salah sawijining arah penting pangembangane.
Operasi mode longitudinal tunggal minangka inti laser serat kanggo entuk output jembar garis sing sempit, biasane miturut struktur resonator laser serat frekuensi tunggal bisa dipérang dadi jinis DFB, jinis DBR lan jinis cincin. Antarane, prinsip kerja laser serat frekuensi tunggal DFB lan DBR padha karo laser semikonduktor DFB lan DBR.
Kaya sing dituduhake ing Gambar 1, laser serat DFB kanggo nulis kisi Bragg sing disebar menyang serat. Amarga dawa gelombang kerja osilator kena pengaruh periode serat, mode longitudinal bisa dipilih liwat umpan balik sing disebarake saka kisi. Resonator laser laser DBR biasane dibentuk dening sepasang kisi serat Bragg, lan mode longitudinal tunggal utamane dipilih dening pita sempit lan kisi serat Bragg sing reflektivitas rendah. Nanging, amarga resonator sing dawa, struktur sing kompleks lan kekurangan mekanisme diskriminasi frekuensi sing efektif, rongga sing bentuke cincin rentan kanggo mode hopping, lan angel digunakake kanthi stabil ing mode longitudinal sing konstan kanggo wektu sing suwe.
Gambar 1, Rong struktur linier khas frekuensi tunggallaser serat
Wektu kiriman: 27 Nov-2023