Noskaņojamā lāzera attīstība un tirgus stāvoklis Otrā daļa

Noskaņojamā lāzera attīstība un tirgus statuss (otrā daļa)

Darbības principsnoskaņojams lāzers

Lāzera viļņa garuma regulēšanai ir aptuveni trīs principi. Lielākā daļanoskaņojami lāzeriizmantot darba vielas ar platām fluorescējošām līnijām. Rezonatoriem, kas veido lāzeru, ir ļoti zemi zudumi tikai ļoti šaurā viļņu garuma diapazonā. Tāpēc pirmais ir mainīt lāzera viļņa garumu, mainot viļņa garumu, kas atbilst rezonatora zemo zudumu apgabalam, ar dažiem elementiem (piemēram, režģi). Otrais ir lāzera pārejas enerģijas līmeņa nobīde, mainot dažus ārējos parametrus (piemēram, magnētisko lauku, temperatūru utt.). Trešais ir nelineāro efektu izmantošana, lai panāktu viļņu garuma pārveidošanu un regulēšanu (sk. nelineārā optika, stimulēta Ramana izkliede, optiskās frekvences dubultošana, optiskās parametriskās svārstības). Tipiski lāzeri, kas pieder pirmajam regulēšanas režīmam, ir krāsu lāzeri, hrizoberila lāzeri, krāsu centra lāzeri, noskaņojami augstspiediena gāzes lāzeri un noskaņojami eksimēru lāzeri.

Noskaņojamais lāzers no realizācijas tehnoloģijas viedokļa galvenokārt ir sadalīts: pašreizējās vadības tehnoloģijās, temperatūras kontroles tehnoloģijās un mehāniskās vadības tehnoloģijās.
Starp tiem elektroniskās vadības tehnoloģija ir panākt viļņa garuma regulēšanu, mainot iesmidzināšanas strāvu, ar NS līmeņa regulēšanas ātrumu, plašu regulēšanas joslas platumu, bet mazu izejas jaudu, pamatojoties uz elektroniskās vadības tehnoloģiju, galvenokārt SG-DBR (paraugu ņemšanas režģis DBR) un GCSR lāzers (palīgrežģa virziena savienojuma atpakaļgaitas parauga atstarošana). Temperatūras kontroles tehnoloģija maina lāzera izejas viļņa garumu, mainot lāzera aktīvā apgabala refrakcijas indeksu. Tehnoloģija ir vienkārša, bet lēna, un to var regulēt ar šauru joslas platumu, kas ir tikai daži nm. Galvenie, kuru pamatā ir temperatūras kontroles tehnoloģija, irDFB lāzers(izdalītā atgriezeniskā saite) un DBR lāzers (izkliedēta Braga atstarošana). Mehāniskā vadība galvenokārt balstās uz MEMS (mikroelektromehāniskās sistēmas) tehnoloģiju, lai pabeigtu viļņa garuma izvēli ar lielu regulējamu joslas platumu un lielu izejas jaudu. Galvenās struktūras, kuru pamatā ir mehāniskās vadības tehnoloģija, ir DFB (izkliedētā atgriezeniskā saite), ECL (ārējā dobuma lāzers) un VCSEL (vertikālās dobuma virsmas izstarojošais lāzers). Tālāk ir izskaidrots no šiem noskaņojamo lāzeru principa aspektiem.

Optiskās komunikācijas lietojumprogramma

Noskaņojams lāzers ir galvenā optoelektroniskā ierīce jaunās paaudzes blīvā viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanas sistēmā un fotonu apmaiņā pilnībā optiskajā tīklā. Tās pielietojums ievērojami palielina optiskās šķiedras pārraides sistēmas jaudu, elastību un mērogojamību, kā arī ir realizējusi nepārtrauktu vai gandrīz nepārtrauktu regulēšanu plašā viļņu garuma diapazonā.
Uzņēmumi un pētniecības iestādes visā pasaulē aktīvi veicina noskaņojamo lāzeru izpēti un izstrādi, un šajā jomā nepārtraukti tiek panākts jauns progress. Noskaņojamo lāzeru veiktspēja tiek pastāvīgi uzlabota, un izmaksas tiek pastāvīgi samazinātas. Pašlaik noskaņojamie lāzeri galvenokārt tiek iedalīti divās kategorijās: pusvadītāju noskaņojamie lāzeri un noskaņojamie šķiedru lāzeri.
Pusvadītāju lāzersir svarīgs gaismas avots optiskajā sakaru sistēmā, kam ir maza izmēra, viegla svara, augsta konversijas efektivitāte, enerģijas taupīšana utt., un to ir viegli sasniegt ar vienas mikroshēmas optoelektronisko integrāciju ar citām ierīcēm. To var iedalīt regulējamā sadalītās atgriezeniskās saites lāzerā, sadalītajā Bragg spoguļlāzerā, mikromotoru sistēmas vertikālās dobuma virsmas izstarojošā lāzerā un ārējā dobuma pusvadītāju lāzerā.
Noskaņojamā šķiedru lāzera kā pastiprināšanas vides un pusvadītāju lāzera diodes kā sūkņa avota attīstība ir ievērojami veicinājusi šķiedru lāzeru attīstību. Noskaņojamā lāzera pamatā ir leģētās šķiedras 80 nm pastiprinājuma joslas platums, un cilpai tiek pievienots filtra elements, lai kontrolētu lāzera viļņa garumu un realizētu viļņa garuma regulēšanu.
Noskaņojamā pusvadītāju lāzera izstrāde pasaulē ir ļoti aktīva, un arī progress ir ļoti ātrs. Tā kā noskaņojamie lāzeri izmaksu un veiktspējas ziņā pakāpeniski tuvojas fiksēta viļņa garuma lāzeriem, tie neizbēgami arvien vairāk tiks izmantoti sakaru sistēmās, un tiem būs svarīga loma nākotnes optiskajos tīklos.

Attīstības perspektīva
Ir daudz veidu noskaņojamo lāzeru, kas parasti tiek izstrādāti, turpinot ieviešot viļņa garuma regulēšanas mehānismus, pamatojoties uz dažādiem viena viļņa garuma lāzeriem, un dažas preces ir piegādātas starptautiskajam tirgum. Papildus nepārtraukti optiski noskaņojamu lāzeru izstrādei ir ziņots arī par noskaņojamiem lāzeriem ar integrētām citām funkcijām, piemēram, noskaņojamu lāzeru, kas integrēts ar vienu VCSEL mikroshēmu un elektriskās absorbcijas modulatoru, un lāzeru, kas integrēts ar Bragg režģa atstarotāju. un pusvadītāju optiskais pastiprinātājs un elektriskās absorbcijas modulators.
Tā kā viļņa garuma regulējamais lāzers tiek plaši izmantots, dažādu struktūru noskaņojamo lāzeru var izmantot dažādām sistēmām, un katrai no tām ir priekšrocības un trūkumi. Ārējā dobuma pusvadītāju lāzeru var izmantot kā platjoslas regulējamu gaismas avotu precizitātes testa instrumentos, jo tam ir liela izejas jauda un nepārtraukti regulējams viļņa garums. No fotonu integrācijas un nākotnes optiskā tīkla nodrošināšanas viedokļa paraugu režģis DBR, superstrukturēta režģa DBR un noskaņojami lāzeri, kas integrēti ar modulatoriem un pastiprinātājiem, var būt daudzsološi noskaņojami gaismas avoti Z.
Šķiedru režģa noskaņojams lāzers ar ārējo dobumu ir arī daudzsološs gaismas avota veids, kam ir vienkārša struktūra, šaurs līnijas platums un viegla šķiedru savienošana. Ja EA modulatoru var integrēt dobumā, to var izmantot arī kā ātrdarbīgu noskaņojamu optiskā soliton avotu. Turklāt noskaņojamie šķiedru lāzeri, kuru pamatā ir šķiedru lāzeri, pēdējos gados ir guvuši ievērojamu progresu. Var sagaidīt, ka noskaņojamo lāzeru veiktspēja optisko sakaru gaismas avotos tiks vēl vairāk uzlabota, un tirgus daļa pakāpeniski palielināsies ar ļoti spilgtām pielietojuma perspektīvām.