Бүген без "монохроматик" лазерны экстремаль - тар сызык киңлегендәге лазерга тәкъдим итәчәкбез. Аның барлыкка килүе лазерның күп кенә куллану өлкәләрендәге бушлыкларны тутыра, һәм соңгы елларда ул гравитация дулкыннарын ачыклауда, liDARда, таратылган сенсорларда, югары тизлекле когерент оптик элемтәдә һәм башка өлкәләрдә киң кулланыла, бу "миссия"не лазер көчен яхшырту белән генә башкарып булмый.
Тар сызык киңлегендәге лазер нәрсә ул?
"Сызык киңлеге" термины лазерның ешлык өлкәсендәге спектр сызыгы киңлеген аңлата, ул гадәттә спектрның ярты пик тулы киңлеге (FWHM) аша үлчәнә. Сызык киңлегенә, нигездә, кузгатылган атомнар яки ионнарның үзеннән-үзе нурланышы, фаза шау-шуы, резонаторның механик тибрәнүе, температура тибрәнүе һәм башка тышкы факторлар тәэсир итә. Сызык киңлеге кыйммәте ни кадәр кечерәк булса, спектрның сафлыгы шулкадәр югарырак, ягъни лазерның монохроматиклыгы шулкадәр яхшырак. Мондый үзенчәлекләргә ия лазерларда гадәттә фаза яки ешлык шау-шуы бик аз һәм чагыштырма интенсивлык шау-шуы бик аз була. Шул ук вакытта, лазерның сызык киңлеге кыйммәте ни кадәр кечерәк булса, тиешле когерентлык шулкадәр көчлерәк була, ул бик озын когерентлык озынлыгы буларак күренә.
Тар сызык киңлегендәге лазерны гамәлгә ашыру һәм куллану
Лазерның эш матдәсенең көчәйтү сызыгы киңлеге белән чикләнгәнлектән, традицион осцилляторга таянып, тар сызык киңлеге лазерының чыгышын турыдан-туры гамәлгә ашыру мөмкин түгел диярлек. Тар сызык киңлеге лазерының эшләвен гамәлгә ашыру өчен, гадәттә, көчәйтү спектрындагы озынлык модулен чикләү яки сайлау өчен фильтрлар, рәшәткәләр һәм башка җайланмалар куллану, озынлык режимнары арасындагы чиста көчәйтү аермасын арттыру кирәк, шуңа күрә лазер резонаторында берничә яки хәтта бер генә озынлык режим тирбәнеше була. Бу процесста еш кына шау-шуның лазер чыгышына йогынтысын контрольдә тоту һәм тышкы мохитнең тибрәнүе һәм температура үзгәрешләре аркасында спектр сызыкларының киңәюен минимальләштерү кирәк; шул ук вакытта, шау-шу чыганагын аңлау һәм лазерның дизайнын оптимальләштерү өчен, тар сызык киңлеге лазерының тотрыклы чыгышына ирешү өчен, аны фаза яки ешлык шау-шуының спектр тыгызлыгын анализлау белән берләштерергә мөмкин.
Әйдәгез, берничә төрле категориядәге лазерларның тар сызык киңлегендә эшләвен карап чыгыйк.
Ярымүткәргеч лазерларның компакт зурлык, югары нәтиҗәлелек, озак хезмәт итү вакыты һәм икътисади файда кебек өстенлекләре бар.
Традицион рәвештә кулланыла торган Фабри-Перо (FP) оптик резонаторыярымүткәргеч лазерларгадәттә күп буйлы режимда тирбәнә, һәм чыгу сызыгы киңлеге чагыштырмача киң, шуңа күрә тар сызык киңлегендә чыгу өчен оптик кире элемтәне арттырырга кирәк.
Таратылган кире элемтә (DFB) һәм Таратылган Брэгг чагылышы (DBR) - ике типик эчке оптик кире элемтә ярымүткәргеч лазерлары. Кечкенә рәшәткә адымы һәм яхшы дулкын озынлыгы сайлавы аркасында, бер ешлыклы тар сызык киңлеге чыгышына ирешү җиңел. Ике структура арасындагы төп аерма - рәшәткәнең урнашуы: DFB структурасы гадәттә Брэгг рәшәткәсенең периодик структурасын резонатор буенча тарата, ә DBR резонаторы гадәттә чагылыш рәшәткәсе структурасыннан һәм оч өслеккә интеграцияләнгән көчәйтү өлкәсеннән тора. Моннан тыш, DFB лазерлары түбән сыну күрсәткече контрасты һәм түбән чагылышлы кертелгән рәшәткәләр кулланалар. DBR лазерлары югары сыну күрсәткече контрасты һәм югары чагылышлы өслек рәшәткәләрен кулланалар. Ике структура да зур ирекле спектраль диапазонга ия һәм берничә нанометр диапазонында режим сикерешсез дулкын озынлыгын көйли ала, монда DBR лазеры киңрәк көйләү диапазонына ия.DFB лазерыМоннан тыш, ярымүткәргеч лазер чипының чыгучы яктылыкны кире кайтару һәм ешлыкны сайлау өчен тышкы оптик элементларны кулланучы тышкы куышлык оптик кире элемтә технологиясе шулай ук ярымүткәргеч лазерның тар сызык киңлегендәге эшен дә гамәлгә ашыра ала.
(2) Җепсел лазерлар
Җепсел лазерлар югары насос конверсия нәтиҗәлелегенә, яхшы нур сыйфатына һәм югары тоташтыру нәтиҗәлелегенә ия, бу лазер өлкәсендәге иң актуаль тикшеренү темалары. Мәгълүмат чоры шартларында, җепсел лазерлар базардагы хәзерге оптик җепсел элемтә системалары белән яхшы туры килә. Тар сызык киңлеге, түбән шау-шу һәм яхшы когерентлык өстенлекләренә ия булган бер ешлыклы җепсел лазер аның үсешенең мөһим юнәлешләренең берсенә әйләнде.
Бер озынлык режимындагы эш - тар сызык киңлеге чыгышына ирешү өчен җепсел лазерның үзәге, гадәттә резонатор структурасына карап, бер ешлыклы җепсел лазерны DFB тибына, DBR тибына һәм боҗра тибына бүләргә мөмкин. Алар арасында DFB һәм DBR бер ешлыклы җепсел лазерларының эш принцибы DFB һәм DBR ярымүткәргеч лазерларына охшаш.
1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, DFB җепсел лазеры җепселгә таралган Брэгг рәшәткәсен язарга тиеш. Осцилляторның эш дулкын озынлыгына җепсел чоры тәэсир иткәнлектән, буй режимын рәшәткәнең таралган кире элемтәсе аша сайларга мөмкин. DBR лазерының лазер резонаторы гадәттә пар җепсел Брэгг рәшәткәләре белән формалаша, ә бер буй режимы, нигездә, тар полосалы һәм түбән чагылдыручанлыклы җепсел Брэгг рәшәткәләре белән сайлана. Ләкин, озын резонаторы, катлаулы структурасы һәм нәтиҗәле ешлык аеру механизмы булмау сәбәпле, боҗра формасындагы куышлык режим сикерүенә бирешүчән, һәм озак вакыт даими буй режимында тотрыклы эшләү авыр.
1 нче рәсем, Бер ешлыклы ике типик сызыклы структураҗепсел лазерлар
Бастырып чыгару вакыты: 2023 елның 27 ноябре