Dina iki, kita bakal introduce laser "monochromatic" kanggo nemen - laser linewidth panah.Munculé ngisi kesenjangan ing pirang-pirang bidang aplikasi laser, lan ing taun-taun pungkasan wis akeh digunakake ing deteksi gelombang gravitasi, liDAR, sensing sing disebarake, komunikasi optik sing koheren kanthi kacepetan dhuwur lan lapangan liyane, sing minangka "misi" sing ora bisa ditindakake. rampung mung dening nambah daya laser.
Apa laser linewidth sempit?
Istilah "jembaré garis" nuduhake jembaré garis spektral laser ing domain frekuensi, sing biasane diukur kanthi jembar setengah puncak spektrum (FWHM).Linewidth utamane kena pengaruh radiasi spontan saka atom utawa ion sing bungah, 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 monochromaticity laser.Laser kanthi karakteristik kasebut biasane duwe gangguan fase utawa frekuensi lan swara intensitas relatif sithik.Ing wektu sing padha, sing luwih cilik nilai jembar linear laser, sing luwih kuat koherensi sing cocog, sing diwujudake minangka dawa koherensi sing dawa banget.
Realisasi lan aplikasi laser linewidth sempit
Diwatesi dening linewidth gain gawan saka inti apa saka laser, iku meh mokal kanggo langsung éling output saka laser linewidth panah dening gumantung ing osilator tradisional dhewe.Kanggo mujudake operasi laser linewidth sempit, biasane perlu nggunakake saringan, grating lan piranti liyane kanggo matesi utawa milih modulus longitudinal ing spektrum gain, nambah prabédan gain net antarane mode longitudinal, supaya ana a sawetara utawa malah mung siji osilasi mode longitudinal ing resonator laser.Ing proses iki, asring perlu kanggo ngontrol pengaruh gangguan ing output laser, lan nyilikake broadening saka garis spektral disebabake owah-owahan geter lan suhu lingkungan njaba;Ing wektu sing padha, iku uga bisa digabungake karo analisis saka phase utawa frekuensi gangguan spektral Kapadhetan kanggo mangerteni sumber gangguan lan ngoptimalake desain laser, supaya minangka kanggo entuk output stabil saka laser linewidth panah.
Ayo dadi njupuk dipikir ing realisasi saka operasi linewidth panah saka sawetara macem-macem kategori laser.
Laser semikonduktor nduweni kaluwihan ukuran kompak, efisiensi dhuwur, umur dawa lan keuntungan ekonomi.
Resonator optik Fabry-Perot (FP) digunakake ing tradisionallaser semikonduktorumume oscillates ing mode multi-longitudinal, lan jembaré baris output punika relatif sudhut, supaya iku perlu kanggo nambah saran optik diwenehi output saka jembaré baris panah.
Umpan balik sing disebarake (DFB) lan refleksi Bragg sing disebarake (DBR) yaiku rong laser semikonduktor umpan balik optik internal sing khas.Amarga jarak grating cilik lan selektivitas dawa gelombang sing apik, gampang kanggo entuk output linewidth sempit frekuensi tunggal sing stabil.Bentenipun utama antarane loro struktur punika posisi grating: struktur DFB biasane distributes struktur periodik saka grating Bragg saindhenging resonator, lan resonator saka DBR biasane dumadi saka struktur grating bayangan lan wilayah gain Integrasi menyang. lumahing pungkasan.Kajaba iku, laser DFB nggunakake gratings ditempelake karo kontras indeks bias kurang lan reflektivitas kurang.Laser DBR nggunakake grating lumahing kanthi kontras indeks bias dhuwur lan reflektivitas dhuwur.Loro-lorone struktur kasebut nduweni jangkauan spektral bebas sing gedhe lan bisa nindakake tuning dawane gelombang tanpa mlumpat mode ing sawetara nanometer, ing ngendi laser DBR nduweni jangkauan tuning sing luwih akeh tinimbangDFB laser.Kajaba iku, teknologi umpan balik optik rongga eksternal, sing nggunakake unsur optik eksternal kanggo menehi umpan balik cahya metu saka chip laser semikonduktor lan pilih frekuensi, uga bisa nyadari operasi linewidth sing sempit saka laser semikonduktor.
(2) Laser serat
Laser serat duwe efisiensi konversi pompa sing dhuwur, kualitas sinar sing apik lan efisiensi kopling sing dhuwur, sing dadi topik riset panas ing bidang laser.Ing konteks jaman informasi, laser serat duwe kompatibilitas apik karo sistem komunikasi serat optik saiki ing pasar.Laser serat frekuensi siji kanthi kaluwihan jembar garis sing sempit, gangguan sing kurang lan koherensi sing apik wis dadi salah sawijining arah pangembangane.
Operasi mode longitudinal tunggal minangka inti laser serat kanggo entuk output lebar garis sing sempit, biasane miturut struktur resonator laser serat frekuensi tunggal bisa dipérang dadi jinis DFB, jinis DBR lan jinis dering.Antarane wong-wong mau, prinsip kerja laser serat frekuensi tunggal DFB lan DBR padha karo laser semikonduktor DFB lan DBR.
Minangka ditampilake ing Figure 1, DFB serat laser kanggo nulis mbagekke Bragg grating menyang serat.Amarga dawa gelombang kerja osilator dipengaruhi dening periode serat, mode longitudinal bisa dipilih liwat umpan balik sing disebarake saka grating.Resonator laser saka DBR laser biasane kawangun dening pasangan serat Bragg gratings, lan mode longitudinal siji utamané dipilih dening panah band lan kurang reflektivitas serat Bragg gratings.Nanging, amarga saka resonator dawa, struktur Komplek lan lack of mekanisme diskriminasi frekuensi efektif, growong ring-shaped rawan kanggo mode hopping, lan iku angel kanggo bisa stably ing mode longitudinal pancet kanggo dangu.
Gambar 1, Loro struktur linear khas frekuensi tunggalserat laser
Wektu kirim: Nov-27-2023