Dezvoltarea și statutul pieței laserului reglabil Partea a doua

Dezvoltarea și statutul pieței laserului reglabil (partea a doua)

Principiul de funcționare allaser reglabil

Există aproximativ trei principii pentru realizarea reglării lungimii de undă a laserului. Majoritatealasere reglabileutilizează substanțe de lucru cu linii fluorescente largi. Rezonatoarele care alcătuiesc laserul au pierderi foarte mici doar pe un interval de lungimi de undă foarte îngust. Prin urmare, prima metodă este de a modifica lungimea de undă a laserului prin schimbarea lungimii de undă corespunzătoare regiunii cu pierderi mici a rezonatorului cu ajutorul unor elemente (cum ar fi o rețea de rezonatoare). A doua metodă este de a deplasa nivelul de energie al tranziției laserului prin modificarea unor parametri externi (cum ar fi câmpul magnetic, temperatura etc.). A treia metodă este utilizarea efectelor neliniare pentru a realiza transformarea și reglarea lungimii de undă (vezi optica neliniară, împrăștierea Raman stimulată, dublarea frecvenței optice, oscilația parametrică optică). Laserele tipice care aparțin primului mod de reglare sunt laserele cu coloranți, laserele cu crizoberil, laserele cu centru de culoare, laserele cu gaz de înaltă presiune reglabile și laserele cu excimeri reglabile.

Din perspectiva tehnologiei de realizare, laserul reglabil este împărțit în principal în: tehnologie de control al curentului, tehnologie de control al temperaturii și tehnologie de control mecanic.
Printre acestea, tehnologia de control electronic constă în realizarea reglării lungimii de undă prin modificarea curentului de injecție, cu viteză de reglare la nivel NS, lățime de bandă largă de reglare, dar putere de ieșire mică, bazată în principal pe tehnologia de control electronic SG-DBR (rețea de eșantionare DBR) și laser GCSR (rețea auxiliară cu cuplare direcțională și reflexie de eșantionare inversă). Tehnologia de control al temperaturii modifică lungimea de undă de ieșire a laserului prin modificarea indicelui de refracție al regiunii active a laserului. Tehnologia este simplă, dar lentă și poate fi ajustată cu o lățime de bandă îngustă de doar câțiva nm. Principalele bazate pe tehnologia de control al temperaturii suntLaser DFB(feedback distribuit) și laser DBR (reflexie Bragg distribuită). Controlul mecanic se bazează în principal pe tehnologia MEMS (sistem micro-electromecanic) pentru a completa selecția lungimii de undă, cu lățime de bandă reglabilă mare și putere de ieșire mare. Principalele structuri bazate pe tehnologia de control mecanic sunt DFB (feedback distribuit), ECL (laser cu cavitate externă) și VCSEL (laser cu emițător de suprafață în cavitate verticală). Din aceste aspecte, se explică în continuare principiul laserelor reglabile.

Aplicație de comunicare optică

Laserul reglabil este un dispozitiv optoelectronic cheie într-o nouă generație de sisteme de multiplexare densă prin diviziune de lungime de undă și schimb de fotoni în rețelele complet optice. Aplicarea sa crește considerabil capacitatea, flexibilitatea și scalabilitatea sistemului de transmisie prin fibră optică și a permis realizarea unei reglări continue sau cvasi-continue într-o gamă largă de lungimi de undă.
Companiile și institutele de cercetare din întreaga lume promovează activ cercetarea și dezvoltarea laserelor reglabile, iar în acest domeniu se înregistrează constant progrese noi. Performanța laserelor reglabile este îmbunătățită constant, iar costul este redus constant. În prezent, laserele reglabile sunt împărțite în principal în două categorii: lasere reglabile cu semiconductori și lasere cu fibră reglabile.
Laser semiconductoreste o sursă de lumină importantă în sistemele de comunicații optice, având caracteristici precum dimensiuni reduse, greutate redusă, eficiență ridicată de conversie, economie de energie etc. și facilitând integrarea optoelectronică pe un singur cip cu alte dispozitive. Poate fi împărțit în lasere cu feedback distribuit reglabile, lasere cu oglindă Bragg distribuită, lasere cu emisie de suprafață cu cavitate verticală și sistem cu micromotor și lasere semiconductoare cu cavitate externă.
Dezvoltarea laserului cu fibră reglabilă ca mediu de amplificare și dezvoltarea diodei laser semiconductoare ca sursă de pompare au promovat considerabil dezvoltarea laserelor cu fibră. Laserul reglabil se bazează pe lățimea de bandă de amplificare de 80 nm a fibrei dopate, iar elementul de filtrare este adăugat la buclă pentru a controla lungimea de undă a laserului și a realiza reglarea lungimii de undă.
Dezvoltarea laserelor semiconductoare reglabile este foarte activă în lume, iar progresul este, de asemenea, foarte rapid. Pe măsură ce laserele reglabile se apropie treptat de laserele cu lungime de undă fixă ​​în ceea ce privește costul și performanța, acestea vor fi inevitabil utilizate din ce în ce mai mult în sistemele de comunicații și vor juca un rol important în viitoarele rețele complet optice.

Perspectiva de dezvoltare
Există multe tipuri de lasere reglabile, care sunt în general dezvoltate prin introducerea unor mecanisme de reglare a lungimii de undă pe baza diferitelor lasere cu o singură lungime de undă, iar unele produse au fost furnizate pe piața internațională. Pe lângă dezvoltarea laserelor reglabile optice continue, au fost raportate și lasere reglabile cu alte funcții integrate, cum ar fi laserul reglabil integrat cu un singur cip VCSEL și un modulator electric de absorbție și laserul integrat cu un reflector Bragg cu rețea de eșantionare, un amplificator optic semiconductor și un modulator electric de absorbție.
Deoarece laserul reglabil cu lungime de undă este utilizat pe scară largă, laserele reglabile cu diverse structuri pot fi aplicate la sisteme diferite, fiecare având avantaje și dezavantaje. Laserul semiconductor cu cavitate externă poate fi utilizat ca sursă de lumină reglabilă cu bandă largă în instrumentele de testare de precizie datorită puterii sale de ieșire mari și lungimii de undă reglabile continuu. Din perspectiva integrării fotonilor și a îndeplinirii viitoarei rețele all-optice, DBR-ul cu rețea de eșantionare, DBR-ul cu rețea suprastructurată și laserele reglabile integrate cu modulatori și amplificatoare pot fi surse de lumină reglabile promițătoare pentru Z.
Laserul reglabil cu rețea de fibră optică și cavitate externă este, de asemenea, un tip promițător de sursă de lumină, având o structură simplă, o lățime îngustă a liniei și o cuplare ușoară a fibrei. Dacă modulatorul EA poate fi integrat în cavitate, acesta poate fi utilizat și ca sursă optică solitonică reglabilă de mare viteză. În plus, laserele cu fibră reglabile bazate pe lasere cu fibră au înregistrat progrese considerabile în ultimii ani. Se poate aștepta ca performanța laserelor reglabile în sursele de lumină pentru comunicații optice să fie îmbunătățită în continuare, iar cota de piață să crească treptat, cu perspective de aplicare foarte promițătoare.