Ce este un/olaser cu lățime de linie îngustă?
Laser cu lățime de linie îngustă. Termenul „lățime de linie” se referă la lățimea spectrală a linieilaserîn domeniul frecvenței, care este de obicei cuantificat în termeni de lățime completă a spectrului la jumătate de vârf (FWHM). Lățimea liniei este afectată în principal de radiația spontană a atomilor sau ionilor excitați, zgomotul de fază, vibrațiile mecanice ale rezonatorului, jitterul de temperatură și alți factori externi. Cu cât valoarea lățimii liniei este mai mică, cu atât puritatea spectrului este mai mare, adică, cu atât monocromaticitatea laserului este mai bună. Laserele cu astfel de caracteristici au de obicei foarte puțin zgomot de fază sau de frecvență și foarte puțin zgomot de intensitate relativă. În același timp, cu cât valoarea lățimii liniare a laserului este mai mică, cu atât coerența corespunzătoare este mai puternică, ceea ce se manifestă printr-o lungime de coerență extrem de lungă.
Realizarea și aplicarea laserului cu lățime de linie îngustă
Limitată de lățimea de linie inerentă a câștigului substanței de lucru a laserului, este aproape imposibil să se realizeze direct ieșirea laserului cu lățime de linie îngustă bazându-se pe oscilatorul tradițional în sine. Pentru a realiza funcționarea laserului cu lățime de linie îngustă, este de obicei necesar să se utilizeze filtre, grile și alte dispozitive pentru a limita sau selecta modulul longitudinal în spectrul de câștig, pentru a crește diferența de câștig net dintre modurile longitudinale, astfel încât să existe puține sau chiar o singură oscilație a modului longitudinal în rezonatorul laser. În acest proces, este adesea necesar să se controleze influența zgomotului asupra ieșirii laserului și să se minimizeze lățirea liniilor spectrale cauzată de vibrațiile și schimbările de temperatură ale mediului extern; În același timp, se poate combina și cu analiza densității spectrale a zgomotului de fază sau de frecvență pentru a înțelege sursa zgomotului și a optimiza designul laserului, astfel încât să se obțină un ieșire stabilă a laserului cu lățime de linie îngustă.
Să aruncăm o privire asupra realizării funcționării cu lățime de linie îngustă a mai multor categorii diferite de lasere.
Laserele semiconductoare au avantajele dimensiunilor compacte, eficienței ridicate, duratei lungi de viață și beneficiilor economice.
Rezonatorul optic Fabry-Perot (FP) utilizat în sistemele tradiționalelasere semiconductoareîn general oscilează în mod multi-longitudinal, iar lățimea liniei de ieșire este relativ mare, așa că este necesară creșterea feedback-ului optic pentru a obține o ieșire cu o lățime a liniei îngustă.
Feedback-ul distribuit (laserul DFB) și reflexia distribuită Bragg (DBR) sunt două lasere semiconductoare cu feedback optic intern tipice. Datorită pasului mic al rețelei și selectivității bune a lungimii de undă, este ușor să se obțină o ieșire stabilă cu lățime de linie îngustă la o singură frecvență. Principala diferență dintre cele două structuri este poziția rețelei: structura laserului DFB distribuie de obicei structura periodică a rețelei Bragg în tot rezonatorul, iar rezonatorul DBR este de obicei compus din structura rețelei de reflexie și regiunea de câștig integrată în suprafața finală. În plus, laserele DFB utilizează rețele încorporate cu contrast scăzut al indicelui de refracție și reflectivitate scăzută. Laserele DBR utilizează rețele de suprafață cu contrast ridicat al indicelui de refracție și reflectivitate ridicată. Ambele structuri au o gamă spectrală liberă largă și pot efectua reglarea lungimii de undă fără salt de mod în intervalul de câțiva nanometri, unde laserul DBR are o gamă de reglare mai largă decât...Laser DFBÎn plus, tehnologia de feedback optic cu cavitate externă, care utilizează elemente optice externe pentru a transmite feedback de lumina emisă de cipurile laser semiconductoare și a selecta frecvența, poate realiza, de asemenea, funcționarea cu lățime de linie îngustă a laserului semiconductor.
(2) Lasere cu fibră
Laserele cu fibră au o eficiență ridicată de conversie a pompei, o calitate bună a fasciculului și o eficiență ridicată de cuplare, acestea fiind subiecte de cercetare de mare interes în domeniul laserelor. În contextul erei informației, laserele cu fibră au o bună compatibilitate cu sistemele actuale de comunicații prin fibră optică de pe piață. Laserul cu fibră unică, cu avantajele lățimii înguste a liniei, zgomotului redus și coerenței bune, a devenit una dintre direcțiile importante ale dezvoltării sale.
Funcționarea în mod longitudinal unic este esențială pentru laserul cu fibră, pentru a obține o ieșire cu lățime de linie îngustă. De obicei, în funcție de structura rezonatorului, laserul cu fibră de frecvență unică poate fi împărțit în tipuri DFB, DBR și inelar. Printre acestea, principiul de funcționare al laserelor DFB și DBR cu fibră de frecvență unică este similar cu cel al laserelor semiconductoare DFB și DBR.
În 1960, primul laser cu rubin din lume a fost un laser în stare solidă, caracterizat printr-o energie de ieșire ridicată și o acoperire mai largă a lungimii de undă. Structura spațială unică a laserului în 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 rețelei Bragg de volum și metoda injecției de semințe.
Data publicării: 03 iunie 2025