Šauras līnijas platuma lāzera tehnoloģija Otrā daļa

Šauras līnijas platuma lāzera tehnoloģija Otrā daļa

(3)Cietvielu lāzers

1960. gadā pasaulē pirmais rubīna lāzers bija cietvielu lāzers, kam raksturīga augsta izejas enerģija un plašāks viļņa garuma pārklājums.Cietvielu lāzera unikālā telpiskā struktūra padara to elastīgāku šauras līnijas platuma izvades dizainā.Pašlaik galvenās ieviestās metodes ietver īsās dobuma metodi, vienvirziena gredzena dobuma metodi, intracavity standarta metodi, vērpes svārsta režīma dobuma metodi, tilpuma Bragg režģa metodi un sēklu injekcijas metodi.

7. attēlā parādīta vairāku tipisku viena gareniskā režīma cietvielu lāzeru struktūra.

Attēlā 7(a) parādīts viena gareniskā režīma izvēles darbības princips, pamatojoties uz in-cavity FP standartu, tas ir, standarta šaurā līnijas platuma pārraides spektrs tiek izmantots, lai palielinātu citu garenvirziena režīmu zudumus, lai citi gareniskie režīmi tiek filtrēti režīmu konkurences procesā to mazās caurlaidības dēļ, lai panāktu viena gareniskā režīma darbību.Turklāt noteiktu viļņa garuma regulēšanas izejas diapazonu var iegūt, kontrolējot FP standarta leņķi un temperatūru un mainot gareniskā režīma intervālu.Zīm.7. (b) un (c) attēlā parādīts neplanārais gredzena oscilators (NPRO) un vērpes svārsta režīma dobuma metode, ko izmanto, lai iegūtu vienu gareniskā režīma izvadi.Darbības princips ir panākt, ka stars izplatās vienā virzienā rezonatorā, efektīvi novēršot apgriezto daļiņu skaita nevienmērīgo telpisko sadalījumu parastā stāvošā viļņa dobumā un tādējādi izvairoties no telpiskā cauruma degšanas efekta, lai sasniegtu viena gareniskā režīma izeja.Lielapjoma Braga režģa (VBG) režīma izvēles princips ir līdzīgs iepriekš minētajam pusvadītāju un šķiedru šauras līnijas platuma lāzeru principam, tas ir, izmantojot VBG kā filtra elementu, pamatojoties uz tā labo spektrālo selektivitāti un leņķa selektivitāti, oscilators. svārstās noteiktā viļņa garumā vai joslā, lai sasniegtu garenvirziena režīma izvēles lomu, kā parādīts 7. (d) attēlā.
Tajā pašā laikā vairākas garengriezuma režīma izvēles metodes var apvienot atbilstoši vajadzībām, lai uzlabotu garenvirziena režīma izvēles precizitāti, vēl vairāk sašaurinātu līnijas platumu vai palielinātu režīma konkurences intensitāti, ieviešot nelineāru frekvences transformāciju un citus līdzekļus, kā arī paplašinātu izejas viļņa garumu. lāzeru, darbojoties šaurā līnijas platumā, ko ir grūti izdarītpusvadītāju lāzersunšķiedru lāzeri.

(4) Brillouin lāzers

Brillouin lāzera pamatā ir stimulēta Brillouin izkliedes (SBS) efekts, lai iegūtu zema trokšņa, šaura līnijas platuma izvades tehnoloģiju, tā darbības princips ir, izmantojot fotonu un iekšējo akustiskā lauka mijiedarbību, lai radītu noteiktu Stoksa fotonu frekvences nobīdi, un tas tiek nepārtraukti pastiprināts. iegūt joslas platumu.

8. attēlā parādīta SBS konversijas līmeņa diagramma un Brillouin lāzera pamatstruktūra.

Akustiskā lauka zemās vibrācijas frekvences dēļ materiāla Briljuina frekvences nobīde parasti ir tikai 0,1-2 cm-1, tāpēc ar 1064 nm lāzeru kā sūkņa gaismu ģenerētais Stoksa viļņa garums bieži vien ir tikai aptuveni 1064,01 nm, bet tas arī nozīmē, ka tā kvantu konversijas efektivitāte ir ārkārtīgi augsta (teorētiski līdz 99,99%).Turklāt, tā kā barotnes Briljuina pastiprinājuma līnijas platums parasti ir tikai MHZ-ghz (dažu cieto datu nesēju Briljuina pastiprinājuma līnijas platums ir tikai aptuveni 10 MHz), tas ir daudz mazāks par lāzera darba vielas pastiprinājuma līnijas platumu. 100 GHz, tāpēc Stokss, kas ierosināts ar Brillouin lāzeru, var parādīt acīmredzamu spektra sašaurināšanās parādību pēc vairākkārtējas pastiprināšanas dobumā, un tā izejas līnijas platums ir par vairākām kārtām šaurāks nekā sūkņa līnijas platums.Pašlaik Brillouin lāzers ir kļuvis par pētniecības karsto punktu fotonikas jomā, un ir bijuši daudzi ziņojumi par Hz un subHz secību ārkārtīgi šaura līnijas platuma izvadei.

Pēdējos gados šajā jomā ir parādījušās Brillouin ierīces ar viļņvada struktūrumikroviļņu fotonika, un tie strauji attīstās miniaturizācijas, augstas integrācijas un augstākas izšķirtspējas virzienā.Turklāt pēdējo divu gadu laikā cilvēku redzeslokā ir ienācis kosmosā darbojošais Brillouin lāzers, kura pamatā ir jauni kristāla materiāli, piemēram, dimants, tā novatoriskais izrāviens viļņvada struktūras jaudas un kaskādes SBS vājās vietas, Brillouin lāzera jaudas ziņā. līdz 10 W, liekot pamatu tā pielietojuma paplašināšanai.
Vispārējs krustojums
Nepārtraukti pētot jaunākās zināšanas, šaura līnijas platuma lāzeri ir kļuvuši par neaizstājamu instrumentu zinātniskajā izpētē ar savu izcilo veiktspēju, piemēram, lāzera interferometrs LIGO gravitācijas viļņu noteikšanai, kas izmanto vienas frekvences šauru līnijas platumu.lāzersar viļņa garumu 1064 nm kā sēklu avotu, un sēklu gaismas līnijas platums ir 5 kHz robežās.Turklāt šaura platuma lāzeriem ar regulējamu viļņa garumu un bez režīma lēcienu ir arī liels pielietojuma potenciāls, jo īpaši koherentos sakaros, kas var lieliski apmierināt viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanas (WDM) vai frekvences dalīšanas multipleksēšanas (FDM) vajadzības attiecībā uz viļņa garumu (vai frekvenci). ) regulējamību, un ir paredzams, ka tā kļūs par nākamās paaudzes mobilo sakaru tehnoloģiju galveno ierīci.
Nākotnē lāzera materiālu un apstrādes tehnoloģiju inovācija vēl vairāk veicinās lāzera līnijas platuma saspiešanu, frekvences stabilitātes uzlabošanos, viļņu garuma diapazona paplašināšanu un jaudas uzlabošanu, paverot ceļu cilvēkiem nezināmās pasaules izzināšanā.