Šaura līnijas platuma lāzertehnoloģija, otrā daļa
1960. gadā pasaulē pirmais rubīna lāzers bija cietvielu lāzers, kam raksturīga augsta izejas enerģija un plašāks viļņu garuma pārklājums. Cietvielu lāzera unikālā telpiskā struktūra padara to elastīgāku šaura līnijas platuma izejas projektēšanā. Pašlaik galvenās ieviestās metodes ietver īso dobuma metodi, vienvirziena gredzena dobuma metodi, intrakavitāšu standarta metodi, vērpes svārsta režīma dobuma metodi, tilpuma Brega režģa metodi un sēklu injekcijas metodi.
7. attēlā parādīta vairāku tipisku viena gareniskā režīma cietvielu lāzeru struktūra.
7.a attēlā parādīts viena gareniskā režīma izvēles darbības princips, pamatojoties uz dobumā iebūvēto FP standartu, tas ir, standarta šaurā līnijas platuma caurlaidības spektrs tiek izmantots, lai palielinātu citu garenisko režīmu zudumus, lai citi gareniskie režīmi tiktu filtrēti režīmu konkurences procesā to mazās caurlaidības dēļ, tādējādi panākot viena gareniskā režīma darbību. Turklāt noteiktu viļņa garuma regulēšanas izejas diapazonu var iegūt, kontrolējot FP standarta leņķi un temperatūru, kā arī mainot gareniskā režīma intervālu. 7.b un c attēlā parādīts neplanārais gredzena oscilators (NPRO) un vērpes svārsta režīma dobuma metode, ko izmanto, lai iegūtu viena gareniskā režīma izeju. Darbības princips ir panākt, lai stars rezonatorā izplatītos vienā virzienā, efektīvi novēršot apgriezto daļiņu skaita nevienmērīgo telpisko sadalījumu parastajā stāvviļņa dobumā un tādējādi novēršot telpiskā cauruma dedzināšanas efekta ietekmi, lai panāktu viena gareniskā režīma izeju. Brega režģa (VBG) režīma izvēles princips ir līdzīgs iepriekš minētajam pusvadītāju un šķiedru šaurās līnijas platuma lāzeru principam, proti, izmantojot VBG kā filtra elementu, pamatojoties uz tā labo spektrālo selektivitāti un leņķa selektivitāti, oscilators svārstās noteiktā viļņa garumā vai joslā, lai sasniegtu gareniskās režīma izvēles lomu, kā parādīts 7.(d) attēlā.
Vienlaikus vairākas gareniskās režīma izvēles metodes var kombinēt atbilstoši vajadzībām, lai uzlabotu gareniskās režīma izvēles precizitāti, vēl vairāk sašaurinātu līnijas platumu vai palielinātu režīma konkurences intensitāti, ieviešot nelineāru frekvences transformāciju un citus līdzekļus, un paplašinātu lāzera izejas viļņa garumu, darbojoties šaurā līnijas platumā, ko ir grūti izdarīt.pusvadītāju lāzersunšķiedru lāzeri.
(4) Briluēna lāzers
Briljuēna lāzers ir balstīts uz stimulētas Briljuēna izkliedes (SBS) efektu, lai iegūtu zemu trokšņu līmeni un šauru līnijas platuma izejas tehnoloģiju. Tā princips ir tāds, ka fotona un iekšējā akustiskā lauka mijiedarbība rada noteiktu Stoksa fotonu frekvences nobīdi, un tas tiek nepārtraukti pastiprināts pastiprinājuma joslas platumā.
8. attēlā redzama SBS konversijas līmeņu diagramma un Briljuēna lāzera pamatstruktūra.
Akustiskā lauka zemās vibrācijas frekvences dēļ materiāla Briljuēna frekvences nobīde parasti ir tikai 0,1–2 cm⁻¹, tāpēc ar 1064 nm lāzeru kā sūknēšanas gaismu ģenerētais Stoksa viļņa garums bieži vien ir tikai aptuveni 1064,01 nm, taču tas nozīmē arī to, ka tā kvantu konversijas efektivitāte ir ārkārtīgi augsta (teorētiski līdz pat 99,99%). Turklāt, tā kā vides Briljuēna pastiprinājuma līnijas platums parasti ir tikai MHZ-ghz robežās (dažu cietvielu vides Briljuēna pastiprinājuma līnijas platums ir tikai aptuveni 10 MHz), tas ir daudz mazāks nekā lāzera darba vielas pastiprinājuma līnijas platums 100 GHz robežās, tāpēc Briljuēna lāzerā ierosinātais Stoksa starojums pēc vairākkārtējas pastiprināšanas rezonatorā var uzrādīt acīmredzamu spektra sašaurināšanās fenomenu, un tā izejas līnijas platums ir par vairākām lieluma kārtām šaurāks nekā sūknēšanas līnijas platums. Pašlaik Brillouen lāzers ir kļuvis par pētniecības centru fotonikas jomā, un ir bijuši daudzi ziņojumi par ārkārtīgi šauras līnijas platuma izejas Hz un sub-Hz secību.
Pēdējos gados jomā ir parādījušās Brillouin ierīces ar viļņvada struktūru.mikroviļņu fotonika, un strauji attīstās miniaturizācijas, augstas integrācijas un augstākas izšķirtspējas virzienā. Turklāt pēdējo divu gadu laikā cilvēku redzeslokā ir nonācis arī kosmosā izmantojamais Briljuēna lāzers, kas balstīts uz jauniem kristāla materiāliem, piemēram, dimantu, tā inovatīvais izrāviens viļņvada struktūras jaudā un kaskādes SBS sašaurinājumā, Briljuēna lāzera jauda līdz 10 W, liekot pamatu tā pielietojuma paplašināšanai.
Vispārējais krustojums
Pastāvīgi attīstoties jaunākajām zināšanām, šaura līnijas platuma lāzeri ir kļuvuši par neaizstājamu instrumentu zinātniskajos pētījumos, pateicoties to izcilajai veiktspējai, piemēram, lāzerinterferometrs LIGO gravitācijas viļņu noteikšanai, kas izmanto vienas frekvences šaura līnijas platuma lāzeru.lāzersar 1064 nm viļņa garumu kā sēklas avotu, un sēklas gaismas līnijas platums ir 5 kHz robežās. Turklāt šaura platuma lāzeriem ar regulējamu viļņa garumu un bez režīma lēciena ir arī liels pielietojuma potenciāls, īpaši koherentās sakaros, kas var lieliski apmierināt viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanas (WDM) vai frekvenču dalīšanas multipleksēšanas (FDM) vajadzības attiecībā uz viļņa garuma (vai frekvences) regulējamību, un paredzams, ka tie kļūs par nākamās paaudzes mobilo sakaru tehnoloģijas galveno ierīci.
Nākotnē lāzermateriālu un apstrādes tehnoloģiju inovācijas vēl vairāk veicinās lāzera līnijas platuma saspiešanu, frekvences stabilitātes uzlabošanu, viļņu garuma diapazona paplašināšanu un jaudas uzlabošanu, paverot ceļu cilvēces nezināmās pasaules izpētei.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 29. novembris