Bugun biz o'ta tor chiziqli lazerga "monoxromatik" lazerni taqdim etamiz. Uning paydo bo'lishi lazerning ko'plab qo'llanilish sohalaridagi bo'shliqlarni to'ldiradi va so'nggi yillarda gravitatsion to'lqinlarni aniqlash, liDAR, taqsimlangan sensorlar, yuqori tezlikdagi kogerent optik aloqa va boshqa sohalarda keng qo'llanilmoqda, bu esa faqat lazer quvvatini oshirish orqali bajarib bo'lmaydigan "missiya"dir.
Tor chiziqli lazer nima?
"Chiziq kengligi" atamasi lazerning chastota domenidagi spektral chiziq kengligini anglatadi, bu odatda spektrning yarim cho'qqisi to'liq kengligi (FWHM) orqali aniqlanadi. Chiziq kengligiga asosan qo'zg'atilgan atomlar yoki ionlarning o'z-o'zidan nurlanishi, faza shovqini, rezonatorning mexanik tebranishi, harorat tebranishi va boshqa tashqi omillar ta'sir qiladi. Chiziq kengligi qiymati qanchalik kichik bo'lsa, spektrning sofligi shunchalik yuqori bo'ladi, ya'ni lazerning monoxromatikligi shunchalik yaxshi bo'ladi. Bunday xususiyatlarga ega lazerlar odatda juda kam faza yoki chastota shovqiniga va juda kam nisbiy intensivlik shovqiniga ega. Shu bilan birga, lazerning chiziqli kenglik 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 moddasining o'ziga xos kuchaytirish chiziq kengligi bilan cheklanganligi sababli, an'anaviy osilatorga tayanib, tor chiziq kengligi lazerining chiqishini to'g'ridan-to'g'ri amalga oshirish deyarli imkonsizdir. Tor chiziq kengligi lazerining ishlashini amalga oshirish uchun odatda kuchaytirish spektridagi uzunlamasına modulni cheklash yoki tanlash, uzunlamasına rejimlar orasidagi sof kuchaytirish farqini oshirish uchun filtrlar, panjara va boshqa qurilmalardan foydalanish kerak bo'ladi, shunda lazer rezonatorida bir nechta yoki hatto bitta uzunlamasına rejim tebranishi bo'ladi. Bu jarayonda ko'pincha lazer chiqishiga shovqinning ta'sirini nazorat qilish va tashqi muhitning tebranishi va harorat o'zgarishi natijasida spektral chiziqlarning kengayishini minimallashtirish kerak; Shu bilan birga, shovqin manbasini tushunish va lazer dizaynini optimallashtirish uchun uni faza yoki chastota shovqin spektr zichligini tahlil qilish bilan birlashtirish mumkin, shunda tor chiziq kengligi lazerining barqaror chiqishiga erishiladi.
Keling, bir nechta turli toifadagi lazerlarning tor chiziqli kenglikdagi ishlashini amalga oshirishni ko'rib chiqaylik.
Yarimo'tkazgichli lazerlar ixcham o'lcham, yuqori samaradorlik, uzoq umr va iqtisodiy foyda kabi afzalliklarga ega.
An'anaviy usulda ishlatiladigan Fabry-Perot (FP) optik rezonatoriyarimo'tkazgichli lazerlarodatda ko'p bo'ylama rejimda tebranadi va chiqish liniyasi kengligi nisbatan keng, shuning uchun tor chiziq kengligi chiqishini olish uchun optik teskari aloqani oshirish kerak.
Tarqatilgan teskari aloqa (DFB) va taqsimlangan Bragg aks ettirish (DBR) ikkita odatiy ichki optik teskari aloqa yarimo'tkazgich lazerlaridir. Kichik panjara oralig'i va yaxshi to'lqin uzunligi selektivligi tufayli barqaror bitta chastotali tor chiziq kengligi chiqishiga erishish oson. Ikkala struktura orasidagi asosiy farq panjaraning joylashuvidir: DFB strukturasi odatda Bragg panjarasining davriy strukturasini rezonator bo'ylab taqsimlaydi va DBR rezonatori odatda aks ettirish panjarasi strukturasi va oxirgi sirtga birlashtirilgan kuchaytirish mintaqasidan iborat. Bundan tashqari, DFB lazerlari past sinish indeksi kontrasti va past aks ettirishga ega ko'milgan panjaralardan foydalanadi. DBR lazerlari yuqori sinish indeksi kontrasti va yuqori aks ettirishga ega sirt panjaralaridan foydalanadi. Ikkala struktura ham katta erkin spektral diapazonga ega va bir necha nanometr oralig'ida rejim sakrashisiz to'lqin uzunligini sozlashni amalga oshirishi mumkin, bu yerda DBR lazeri...DFB lazeriBundan tashqari, yarimo'tkazgichli lazer chipining chiquvchi yorug'ligini qaytarish va chastotani tanlash uchun tashqi optik elementlardan foydalanadigan tashqi bo'shliqli optik teskari aloqa texnologiyasi yarimo'tkazgichli lazerning tor chiziq kengligi ishlashini ham amalga oshirishi mumkin.
(2) Tolali lazerlar
Optik tolali lazerlar yuqori nasos konvertatsiya samaradorligiga, yaxshi nur sifatiga va yuqori ulanish samaradorligiga ega bo'lib, ular lazer sohasidagi dolzarb tadqiqot mavzulari hisoblanadi. Axborot asri sharoitida optik tolali lazerlar bozordagi mavjud optik tolali aloqa tizimlari bilan yaxshi moslikka ega. Tor chiziq kengligi, past shovqin va yaxshi kogerentlik afzalliklariga ega bo'lgan bitta chastotali optik tolali lazer uning rivojlanishining muhim yo'nalishlaridan biriga aylandi.
Yagona uzunlamasına rejimdagi ishlash tor chiziq kengligidagi chiqishga erishish uchun tolali lazerning asosiy qismidir, odatda rezonatorning tuzilishiga ko'ra bitta chastotali tolali lazerni DFB turiga, DBR turiga va halqa turiga bo'lish mumkin. Ular orasida DFB va DBR bitta chastotali tolali lazerlarning ishlash printsipi DFB va DBR yarimo'tkazgich lazerlariga o'xshaydi.
1-rasmda ko'rsatilganidek, DFB tolali lazer tolaga taqsimlangan Bragg panjarasini yozish uchun ishlatiladi. Osilatorning ishchi to'lqin uzunligi tola davriga ta'sir qilganligi sababli, uzunlamasına rejim panjaraning taqsimlangan teskari aloqasi orqali tanlanishi mumkin. DBR lazerining lazer rezonatori odatda bir juft tolali Bragg panjaralari tomonidan hosil qilinadi va bitta uzunlamasına rejim asosan tor tasmali va past aks ettirish qobiliyatiga ega tolali Bragg panjaralari tomonidan tanlanadi. Biroq, uzun rezonatori, murakkab tuzilishi va samarali chastotani ajratish mexanizmining yo'qligi sababli, halqa shaklidagi bo'shliq rejim sakrashiga moyil bo'ladi va uzoq vaqt davomida doimiy uzunlamasına rejimda barqaror ishlash qiyin.
1-rasm, Bitta chastotali ikkita tipik chiziqli tuzilmatolali lazerlar
Nashr vaqti: 2023-yil 27-noyabr