Tehnologia laser cu lățime de linie îngustă partea a doua
În 1960, primul laser rubin din lume a fost un laser cu stare solidă, caracterizat printr-o energie de ieșire ridicată și o acoperire mai largă a lungimii de undă.Structura spațială unică a laserului cu stare solidă îl face mai flexibil în proiectarea ieșirii cu lățime de linie îngustă.În prezent, principalele metode implementate includ metoda cavității scurte, metoda cavității inelare unidirecționale, metoda standard intracavitate, metoda cavității în modul pendul de torsiune, metoda grătarului Bragg de volum și metoda injectării semințelor.
Figura 7 prezintă structura mai multor lasere cu stare solidă tipice cu un singur mod longitudinal.
Figura 7(a) arată principiul de funcționare al selecției unui singur mod longitudinal bazat pe standardul FP în cavitate, adică spectrul de transmisie îngust de lățime de linie al standardului este utilizat pentru a crește pierderea altor moduri longitudinale, astfel încât alte moduri longitudinale sunt filtrate în procesul de competiție de mod datorită transmitanței lor mici, astfel încât să se realizeze funcționarea în modul longitudinal unic.În plus, o anumită gamă de ieșire de reglare a lungimii de undă poate fi obținută prin controlul Unghiului și temperaturii standardului FP și prin schimbarea intervalului modului longitudinal.SMOCHIN.7(b) și (c) arată oscilatorul inel neplanar (NPRO) și metoda cavității în modul pendul de torsiune utilizată pentru a obține o singură ieșire în mod longitudinal.Principiul de funcționare este de a face fasciculul să se propagă într-o singură direcție în rezonator, de a elimina în mod eficient distribuția spațială inegală a numărului de particule inversate în cavitatea obișnuită a undei staționare și, astfel, de a evita influența efectului de ardere a găurii spațiale pentru a obține o ieșire cu un singur mod longitudinal.Principiul selecției modului bulk Bragg grating (VBG) este similar cu cel al laserelor cu lățime de linie îngustă cu semiconductor și fibre menționate mai devreme, adică prin utilizarea VBG ca element de filtru, pe baza selectivității sale spectrale bune și a selectivității unghiului, oscilatorul oscilează la o anumită lungime de undă sau bandă pentru a atinge rolul de selecție a modului longitudinal, așa cum se arată în Figura 7(d).
În același timp, mai multe metode de selecție a modului longitudinal pot fi combinate în funcție de nevoile de îmbunătățire a preciziei de selecție a modului longitudinal, de a restrânge și mai mult lățimea liniei sau de a crește intensitatea concurenței modului prin introducerea transformării de frecvență neliniară și a altor mijloace și pentru a extinde lungimea de undă de ieșire a laserul în timp ce funcționează într-o lățime de linie îngustă, ceea ce este dificil de realizatlaser semiconductorșilasere cu fibră.
(4) Laser Brillouin
Laserul Brillouin se bazează pe efectul stimulat de împrăștiere Brillouin (SBS) pentru a obține o tehnologie de ieșire cu zgomot redus, lățime de linie îngustă, principiul său este prin interacțiunea fotonului și a câmpului acustic intern pentru a produce o anumită schimbare de frecvență a fotonilor Stokes și este amplificată continuu în cadrul câștigă lățime de bandă.
Figura 8 prezintă diagrama de nivel a conversiei SBS și structura de bază a laserului Brillouin.
Datorită frecvenței scăzute de vibrație a câmpului acustic, deplasarea de frecvență Brillouin a materialului este de obicei de numai 0,1-2 cm-1, astfel încât cu laser de 1064 nm ca lumină de pompă, lungimea de undă Stokes generată este adesea de numai aproximativ 1064,01 nm, dar aceasta înseamnă, de asemenea, că eficiența sa de conversie cuantică este extrem de mare (până la 99,99% în teorie).În plus, deoarece lățimea de linie de câștig Brillouin a mediului este de obicei doar de ordinul MHZ-ghz (lățimea de linie de câștig Brillouin a unor medii solide este de numai aproximativ 10 MHz), este mult mai mică decât lățimea de linie de câștig a substanței de lucru laser. de ordinul a 100 GHz, deci, The Stokes excitat în laserul Brillouin poate prezenta un fenomen evident de îngustare a spectrului după amplificarea multiplă în cavitate, iar lățimea liniei de ieșire este cu câteva ordine de mărime mai îngustă decât lățimea liniei pompei.În prezent, laserul Brillouin a devenit un punct fierbinte de cercetare în domeniul fotonicului și au existat multe rapoarte privind ordinea Hz și sub-Hz a ieșirii de lățime de linie extrem de îngustă.
În ultimii ani, dispozitivele Brillouin cu structură de ghid de undă au apărut în domeniulfotonica cu microunde, și se dezvoltă rapid în direcția miniaturizării, integrării ridicate și rezoluției mai mari.În plus, laserul Brillouin care rulează în spațiu, bazat pe noi materiale cristaline, cum ar fi diamantul, a intrat și în viziunea oamenilor în ultimii doi ani, descoperirea sa inovatoare în puterea structurii ghidului de undă și a blocajului SBS în cascadă, puterea laserului Brillouin. la 10 W magnitudine, punând bazele extinderii aplicației sale.
Joncțiune generală
Odată cu explorarea continuă a cunoștințelor de ultimă oră, laserele cu lățime de linie îngustă au devenit un instrument indispensabil în cercetarea științifică cu performanța lor excelentă, cum ar fi interferometrul laser LIGO pentru detectarea undelor gravitaționale, care utilizează o lățime de linie îngustă cu o singură frecvență.lasercu o lungime de undă de 1064 nm ca sursă de semințe, iar lățimea de linie a luminii de semințe este de 5 kHz.În plus, laserele cu lățime îngustă cu lungime de undă reglabilă și fără salt de mod prezintă, de asemenea, un potențial mare de aplicare, în special în comunicațiile coerente, care pot satisface perfect nevoile de multiplexare prin divizare a lungimii de undă (WDM) sau multiplexare cu diviziune de frecvență (FDM) pentru lungimea de undă (sau frecvența). ) tunabilitate și este de așteptat să devină dispozitivul de bază al următoarei generații de tehnologie de comunicații mobile.
În viitor, inovarea materialelor laser și a tehnologiei de procesare va promova în continuare compresia lățimii liniei laser, îmbunătățirea stabilității frecvenței, extinderea intervalului de lungimi de undă și îmbunătățirea puterii, deschizând calea pentru explorarea umană a lumii necunoscute.
Ora postării: 29-nov-2023