Bugun biz "monoxromatik" lazerni ekstremal - tor chiziqli lazer bilan tanishtiramiz. Uning paydo bo'lishi lazerni qo'llashning ko'plab sohalaridagi bo'shliqlarni to'ldiradi va so'nggi yillarda gravitatsiyaviy to'lqinlarni aniqlash, liDAR, taqsimlangan sezish, yuqori tezlikdagi kogerent optik aloqa va boshqa sohalarda keng qo'llanilmoqda, bu "missiya" bo'lishi mumkin emas. faqat lazer kuchini yaxshilash bilan yakunlanadi.
Tor chiziqli lazer nima?
"Chiziq kengligi" atamasi chastota domenidagi lazerning spektral chizig'i kengligini bildiradi, bu odatda spektrning yarim cho'qqisining to'liq kengligi (FWHM) nuqtai nazaridan aniqlanadi. Chiziq kengligi, asosan, qo'zg'atilgan atomlar yoki ionlarning o'z-o'zidan nurlanishi, faza shovqini, rezonatorning mexanik tebranishi, harorat jitteri va boshqa tashqi omillardan ta'sirlanadi. Chiziq kengligining qiymati qanchalik kichik bo'lsa, spektrning tozaligi shunchalik yuqori bo'ladi, ya'ni lazerning monoxromatikligi yaxshi bo'ladi. Bunday xususiyatlarga ega lazerlar odatda juda kam fazali yoki chastotali shovqinga va juda kam nisbiy intensivlik shovqiniga ega. Shu bilan birga, lazerning chiziqli kengligi qiymati qanchalik kichik bo'lsa, mos keladigan kogerentlik shunchalik kuchli bo'ladi, bu juda uzun kogerentlik uzunligi sifatida namoyon bo'ladi.
Tor chiziqli lazerni amalga oshirish va qo'llash
Lazerning ishchi moddasiga xos bo'lgan chiziq kengligi bilan cheklangan, an'anaviy osilatorning o'ziga tayanib, tor chiziqli lazerning chiqishini to'g'ridan-to'g'ri amalga oshirish deyarli mumkin emas. Tor chiziqli lazerning ishlashini amalga oshirish uchun odatda daromad spektridagi bo'ylama modulni cheklash yoki tanlash, bo'ylama rejimlar orasidagi aniq daromad farqini oshirish uchun filtrlar, panjara va boshqa qurilmalardan foydalanish kerak bo'ladi. lazer rezonatorida bir nechta yoki hatto bitta bo'ylama rejimli tebranish. Ushbu jarayonda ko'pincha shovqinning lazer chiqishiga ta'sirini nazorat qilish va tashqi muhitning tebranishlari va harorat o'zgarishi natijasida spektral chiziqlarning kengayishini minimallashtirish kerak; Shu bilan birga, shovqin manbasini tushunish va tor chiziqli lazerning barqaror chiqishiga erishish uchun lazer dizaynini optimallashtirish uchun faza yoki chastotali shovqin spektral zichligini tahlil qilish bilan birlashtirilishi mumkin.
Keling, turli toifadagi lazerlarning tor chiziq kengligida ishlashini ko'rib chiqaylik.
Yarimo'tkazgichli lazerlar ixcham o'lcham, yuqori samaradorlik, uzoq umr va iqtisodiy afzalliklarga ega.
An'anaviy ravishda ishlatiladigan Fabry-Perot (FP) optik rezonatoriyarimo'tkazgichli lazerlarodatda ko'p uzunlamasına rejimda tebranadi va chiqish chizig'ining kengligi nisbatan kengdir, shuning uchun tor chiziq kengligining chiqishini olish uchun optik aloqani oshirish kerak.
Taqsimlangan geribildirim (DFB) va Distributed Bragg reflection (DBR) ikkita tipik ichki optik aloqa yarimo'tkazgichli lazerdir. Kichik panjara balandligi va yaxshi to'lqin uzunligi selektivligi tufayli barqaror bir chastotali tor chiziq kengligi chiqishiga erishish oson. Ikkala tuzilma o'rtasidagi asosiy farq panjaraning joylashuvidir: DFB strukturasi odatda Bragg panjarasining davriy tuzilishini rezonator bo'ylab taqsimlaydi va DBR rezonatori odatda aks ettiruvchi panjara tuzilishidan va integratsiyalashgan daromad mintaqasidan iborat. oxirgi yuzasi. Bunga qo'shimcha ravishda, DFB lazerlari past sinishi ko'rsatkichi kontrasti va kam aks ettiruvchi ko'milgan panjaralardan foydalanadi. DBR lazerlari yuqori sinishi indeksi kontrasti va yuqori aks ettiruvchi sirt panjaralaridan foydalanadi. Ikkala struktura ham katta erkin spektral diapazonga ega va to'lqin uzunligini sozlashni bir necha nanometr diapazonida rejimga o'tmasdan amalga oshirishi mumkin, bunda DBR lazeri lazerga qaraganda kengroq sozlash diapazoniga ega.DFB lazer. Bunga qo'shimcha ravishda, yarimo'tkazgich lazer chipining chiquvchi yorug'ligini qaytarish va chastotani tanlash uchun tashqi optik elementlardan foydalanadigan tashqi bo'shliq optik aloqa texnologiyasi yarimo'tkazgich lazerining tor chiziqli ishini ham amalga oshirishi mumkin.
(2) tolali lazerlar
Elyaf lazerlari yuqori nasos konversiya samaradorligiga, yaxshi nur sifatiga va yuqori ulanish samaradorligiga ega, ular lazer sohasidagi eng muhim tadqiqot mavzulari hisoblanadi. Axborot asrida tolali lazerlar bozorda mavjud optik tolali aloqa tizimlariga yaxshi mos keladi. Tor chiziq kengligi, past shovqin va yaxshi uyg'unlik afzalliklariga ega bo'lgan yagona chastotali tolali lazer uning rivojlanishining muhim yo'nalishlaridan biriga aylandi.
Yagona uzunlamasına rejimda ishlash tor chiziq kengligi chiqishiga erishish uchun tolali lazerning yadrosi bo'lib, odatda bitta chastotali tolali lazer rezonatorining tuzilishiga ko'ra DFB turiga, DBR turiga va halqa turiga bo'linishi mumkin. Ular orasida DFB va DBR bir chastotali tolali lazerlarning ishlash printsipi DFB va DBR yarimo'tkazgichli lazerlarga o'xshaydi.
1-rasmda ko'rsatilganidek, DFB tolali lazer tolaga taqsimlangan Bragg panjarasini yozish uchun mo'ljallangan. Osilatorning ish to'lqin uzunligi tolalar davriga ta'sir qilganligi sababli, uzunlamasına rejim panjaraning taqsimlangan geribildirimi orqali tanlanishi mumkin. DBR lazerining lazer rezonatori odatda bir juft tolali Bragg panjaralari bilan hosil bo'ladi va bitta uzunlamasına rejim asosan tor tarmoqli va past aks ettiruvchi tolali Bragg panjaralari tomonidan tanlanadi. Biroq, uzoq rezonator, murakkab tuzilish va samarali chastotali diskriminatsiya mexanizmining yo'qligi tufayli halqa shaklidagi bo'shliq rejimga sakrashga moyil bo'lib, uzoq vaqt davomida doimiy uzunlamasına rejimda barqaror ishlash qiyin.
1-rasm, bitta chastotali ikkita tipik chiziqli tuzilmalartolali lazerlar
Xabar vaqti: 27-noyabr 2023-yil