Pārslēdzamā lāzera attīstība un tirgus statuss, otrā daļa

Noskaņojamā lāzera attīstība un tirgus stāvoklis (otrā daļa)

Darbības principsregulējams lāzers

Lāzera viļņu garuma regulēšanas sasniegšanai ir aptuveni trīs principi. Vairumsregulējami lāzeriizmantot darba vielas ar platām fluorescējošām līnijām. Rezonatoriem, kas veido lāzeru, ir ļoti mazi zudumi tikai ļoti šaurā viļņu garuma diapazonā. Tāpēc pirmais ir mainīt lāzera viļņa garumu, mainot viļņa garumu, kas atbilst rezonatora mazo zudumu apgabalam, ar dažiem elementiem (piemēram, režģi). Otrais ir mainīt lāzera pārejas enerģijas līmeni, mainot dažus ārējos parametrus (piemēram, magnētisko lauku, temperatūru utt.). Trešais ir nelineāru efektu izmantošana, lai panāktu viļņa garuma transformāciju un regulēšanu (skatiet nelineāro optiku, stimulēto Ramana izkliedi, optisko frekvenču dubultošanu, optisko parametrisko svārstību). Tipiski lāzeri, kas pieder pie pirmā regulēšanas režīma, ir krāsu lāzeri, hrizoberila lāzeri, krāsu centra lāzeri, regulējami augstspiediena gāzes lāzeri un regulējami eksimērlāzeri.

No realizācijas tehnoloģijas viedokļa regulējamais lāzers galvenokārt tiek iedalīts: strāvas kontroles tehnoloģijā, temperatūras kontroles tehnoloģijā un mehāniskās vadības tehnoloģijā.
Starp tām elektroniskās vadības tehnoloģija panāk viļņa garuma regulēšanu, mainot iesmidzināšanas strāvu ar NS līmeņa regulēšanas ātrumu, plašu regulēšanas joslas platumu, bet mazu izejas jaudu, pamatojoties uz elektronisko vadības tehnoloģiju, galvenokārt SG-DBR (paraugu režģa DBR) un GCSR lāzeru (palīgrežģa virziena savienojuma atpakaļejošas paraugu ņemšanas 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, tikai dažiem nm. Galvenās, kuru pamatā ir temperatūras kontroles tehnoloģija, irDFB lāzers(izkliedētā atgriezeniskā saite) un DBR lāzers (izkliedētā Brega atstarošana). Mehāniskā vadība galvenokārt balstās uz MEMS (mikroelektromehāniskās sistēmas) tehnoloģiju, lai pabeigtu viļņa garuma izvēli, ar lielu regulējamu joslas platumu un augstu izejas jaudu. Galvenās struktūras, kuru pamatā ir mehāniskās vadības tehnoloģija, ir DFB (izkliedētā atgriezeniskā saite), ECL (ārējā dobuma lāzers) un VCSEL (vertikālā dobuma virsmas izstarojošais lāzers). Turpmāk ir paskaidrots regulējamo lāzeru principa aspekts.

Optiskās komunikācijas lietojumprogramma

Noskaņojamais lāzers ir galvenā optoelektroniskā ierīce jaunās paaudzes blīvā viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas sistēmā un fotonu apmaiņā pilnībā optiskā tīklā. Tā pielietojums ievērojami palielina optisko šķiedru pārraides sistēmas jaudu, elastību un mērogojamību, un ir realizējis nepārtrauktu vai gandrīz nepārtrauktu noskaņošanu plašā viļņu garuma diapazonā.
Uzņēmumi un pētniecības iestādes visā pasaulē aktīvi veicina regulējamo lāzeru izpēti un attīstību, un šajā jomā pastāvīgi tiek gūti jauni panākumi. Regulējamo lāzeru veiktspēja tiek pastāvīgi uzlabota, un izmaksas tiek pastāvīgi samazinātas. Pašlaik regulējamie lāzeri galvenokārt tiek iedalīti divās kategorijās: pusvadītāju regulējamie lāzeri un regulējamie šķiedru lāzeri.
Pusvadītāju lāzersir svarīgs gaismas avots optisko sakaru sistēmā, kam piemīt maza izmēra, viegla svara, augstas konversijas efektivitātes, enerģijas taupīšanas īpašības utt., un to ir viegli panākt ar vienas mikroshēmas optoelektronisko integrāciju ar citām ierīcēm. To var iedalīt regulējamā izkliedētā atgriezeniskās saites lāzerā, izkliedētā Brega spoguļlāzerā, mikromotoru sistēmas vertikālās dobuma virsmas izstarojošajā lāzerā un ārējās dobuma pusvadītāju lāzerā.
Noskaņojamā šķiedras lāzera kā pastiprinājuma vides attīstība un pusvadītāju lāzera diodes kā sūkņa avota attīstība ir ievērojami veicinājusi šķiedras lāzeru attīstību. Noskaņojamais lāzers ir balstīts uz leģētas šķiedras 80 nm pastiprinājuma joslas platumu, un cilpai tiek pievienots filtra elements, lai kontrolētu lāzera viļņa garumu un realizētu viļņa garuma regulēšanu.
Pārskaņojamo pusvadītāju lāzeru izstrāde pasaulē ir ļoti aktīva, un arī progress ir ļoti straujš. Pārskaņojamajiem lāzeriem pakāpeniski tuvojoties fiksēta viļņa garuma lāzeriem izmaksu un veiktspējas ziņā, tie neizbēgami arvien vairāk tiks izmantoti sakaru sistēmās un tiem būs svarīga loma nākotnes pilnībā optiskajos tīklos.

Attīstības perspektīva
Ir daudz dažādu regulējamo lāzeru veidu, kurus parasti izstrādā, ieviešot viļņu garuma regulēšanas mehānismus, kuru pamatā ir dažādi viena viļņa garuma lāzeri, un dažas preces ir piegādātas starptautiskajā tirgū. Papildus nepārtrauktas darbības optisko regulējamo lāzeru izstrādei ir ziņots arī par regulējamiem lāzeriem ar integrētām citām funkcijām, piemēram, regulējamo lāzeru, kas integrēts ar vienu VCSEL mikroshēmu un elektrisko absorbcijas modulatoru, un lāzeru, kas integrēts ar parauga režģa Brega reflektoru un pusvadītāju optisko pastiprinātāju un elektrisko absorbcijas modulatoru.
Tā kā viļņa garuma regulējamais lāzers tiek plaši izmantots, dažādu struktūru regulējamos lāzerus var pielietot dažādās sistēmās, un katram no tiem ir savas priekšrocības un trūkumi. Ārējā rezonatora pusvadītāju lāzeru var izmantot kā platjoslas regulējamu gaismas avotu precīzijas testa instrumentos, pateicoties tā augstajai izejas jaudai un nepārtraukti regulējamam viļņa garumam. No fotonu integrācijas viedokļa un atbilstot nākotnes pilnībā optiskajam tīklam, paraugu režģa DBR, superstrukturēta režģa DBR un regulējamie lāzeri, kas integrēti ar modulatoriem un pastiprinātājiem, varētu būt daudzsološi regulējami gaismas avoti Z.
Šķiedru režģa pārskaņojams lāzers ar ārējo rezonatoru ir arī daudzsološs gaismas avota veids, kam ir vienkārša struktūra, šaurs līnijas platums un viegla šķiedru savienošana. Ja EA modulatoru var integrēt rezonatorā, to var izmantot arī kā ātrdarbīgu pārskaņojamu optisko solitonu avotu. Turklāt pēdējos gados ir ievērojami progresējuši pārskaņojamie šķiedru lāzeri, kuru pamatā ir šķiedru lāzeri. Var sagaidīt, ka pārskaņojamo lāzeru veiktspēja optisko sakaru gaismas avotos vēl vairāk uzlabosies, un tirgus daļa pakāpeniski palielināsies, ar ļoti spilgtām pielietojuma perspektīvām.