संकीर्ण लाइनविथ लेजर प्रविधि भाग एक

आज, हामी चरम - साँघुरो लाइनविथ लेजरमा "मोनोक्रोमेटिक" लेजर प्रस्तुत गर्नेछौं। यसको उदयले लेजरको धेरै अनुप्रयोग क्षेत्रहरूमा खाली ठाउँहरू भर्छ, र हालका वर्षहरूमा गुरुत्वाकर्षण तरंग पत्ता लगाउने, liDAR, वितरित सेन्सिङ, उच्च-गति सुसंगत अप्टिकल संचार र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग भएको छ, जुन "मिशन" हो जुन हुन सक्दैन। लेजर शक्ति सुधार गरेर मात्र पूरा।

संकीर्ण लाइनविथ लेजर के हो?

"लाइन चौडाइ" शब्दले फ्रिक्वेन्सी डोमेनमा लेजरको स्पेक्ट्रल लाइन चौडाइलाई जनाउँछ, जुन सामान्यतया स्पेक्ट्रम (FWHM) को आधा-शिखर पूर्ण चौडाइको सन्दर्भमा परिमाणित हुन्छ। लाइनविड्थ मुख्यतया उत्साहित परमाणु वा आयनहरूको सहज विकिरण, चरणको आवाज, रेजोनेटरको मेकानिकल कम्पन, तापमान जिटर र अन्य बाह्य कारकहरूद्वारा प्रभावित हुन्छ। रेखा चौडाइको मान जति सानो हुन्छ, स्पेक्ट्रमको शुद्धता जति बढी हुन्छ, त्यो लेजरको मोनोक्रोमेटिकता त्यति नै राम्रो हुन्छ। त्यस्ता विशेषताहरू भएका लेजरहरूमा सामान्यतया धेरै थोरै फेज वा फ्रिक्वेन्सी आवाज र धेरै कम सापेक्षिक तीव्रता आवाज हुन्छ। एकै समयमा, लेजरको रैखिक चौडाइको मान जति सानो हुन्छ, संगत कोहेरेन्स बलियो हुन्छ, जुन एकदमै लामो कोहेरेन्स लम्बाइको रूपमा प्रकट हुन्छ।

संकीर्ण लाइनविड्थ लेजर को प्राप्ति र आवेदन

लेजरको काम गर्ने पदार्थको अन्तर्निहित लाभ लाइनविड्थद्वारा सीमित, परम्परागत ओसिलेटरमा भर परेर साँघुरो लाइनविथ लेजरको आउटपुट प्रत्यक्ष रूपमा महसुस गर्न लगभग असम्भव छ। साँघुरो लाइनविड्थ लेजरको सञ्चालनलाई महसुस गर्न, गेन स्पेक्ट्रममा अनुदैर्ध्य मोड्युलसलाई सीमित गर्न वा चयन गर्न सामान्यतया फिल्टरहरू, ग्रेटिंग र अन्य उपकरणहरू प्रयोग गर्न आवश्यक छ, लम्बाई मोडहरू बीचको शुद्ध लाभ भिन्नता बढाउनुहोस्, ताकि त्यहाँ उपलब्ध छन्। लेजर रेजोनेटरमा केही वा केवल एक अनुदैर्ध्य मोड दोलन। यस प्रक्रियामा, लेजर आउटपुटमा आवाजको प्रभावलाई नियन्त्रण गर्न, र बाह्य वातावरणको कम्पन र तापमान परिवर्तनको कारणले गर्दा वर्णक्रमीय रेखाहरूको फराकिलोपनलाई कम गर्न आवश्यक छ; एकै समयमा, यो आवाजको स्रोत बुझ्न र लेजरको डिजाइन अप्टिमाइज गर्न चरण वा आवृत्ति शोर वर्णक्रमीय घनत्वको विश्लेषणसँग जोड्न सकिन्छ, ताकि साँघुरो लाइनविड्थ लेजरको स्थिर आउटपुट प्राप्त गर्न सकिन्छ।

लेजरहरूको विभिन्न वर्गहरूको साँघुरो लाइनविथ अपरेशनको प्राप्तिलाई हेरौं।

(१)अर्धचालक लेजर

सेमीकन्डक्टर लेजरहरूसँग कम्प्याक्ट साइज, उच्च दक्षता, लामो जीवन र आर्थिक फाइदाहरू छन्।

फेब्री-पेरोट (FP) अप्टिकल रेजोनेटर परम्परागत रूपमा प्रयोग गरिन्छअर्धचालक लेजरहरूसामान्यतया बहु-देशीय मोडमा दोलन हुन्छ, र आउटपुट लाइन चौडाइ अपेक्षाकृत फराकिलो हुन्छ, त्यसैले संकीर्ण रेखा चौडाइको आउटपुट प्राप्त गर्न अप्टिकल प्रतिक्रिया बढाउन आवश्यक छ।

वितरित प्रतिक्रिया (DFB) र वितरित ब्राग प्रतिबिम्ब (DBR) दुई विशिष्ट आन्तरिक अप्टिकल प्रतिक्रिया अर्धचालक लेजरहरू हुन्। सानो ग्रेटिंग पिच र राम्रो तरंगदैर्ध्य चयनताको कारण, स्थिर एकल-फ्रिक्वेन्सी साँघुरो लाइनविथ आउटपुट प्राप्त गर्न सजिलो छ। दुई संरचनाहरू बीचको मुख्य भिन्नता ग्रेटिंगको स्थिति हो: DFB संरचनाले प्राय: रेजोनेटरमा ब्राग ग्रेटिंगको आवधिक संरचना वितरण गर्दछ, र DBR को रेजोनेटर सामान्यतया प्रतिबिम्ब ग्रेटिंग संरचना र लाभ क्षेत्र एकीकृत हुन्छ। अन्तिम सतह। थप रूपमा, DFB लेजरहरूले कम अपवर्तक सूचकांक कन्ट्रास्ट र कम परावर्तितताको साथ इम्बेडेड ग्रेटिंगहरू प्रयोग गर्दछ। DBR लेजरहरूले उच्च अपवर्तक अनुक्रमणिका कन्ट्रास्ट र उच्च परावर्तनको साथ सतह ग्रेटिंगहरू प्रयोग गर्दछ। दुबै संरचनाहरूमा ठूलो फ्रि स्पेक्ट्रल दायरा छ र केही न्यानोमिटरको दायरामा मोड जम्प बिना तरंगदैर्ध्य ट्युनिङ गर्न सक्छ, जहाँ DBR लेजरको तुलनामा फराकिलो ट्युनिङ दायरा छ।DFB लेजर। थप रूपमा, बाह्य गुहा अप्टिकल प्रतिक्रिया टेक्नोलोजी, जसले अर्धचालक लेजर चिपको बहिर्गमन प्रकाश प्रतिक्रिया गर्न र फ्रिक्वेन्सी चयन गर्न बाह्य अप्टिकल तत्वहरू प्रयोग गर्दछ, सेमीकन्डक्टर लेजरको साँघुरो लाइनविथ अपरेशनलाई पनि महसुस गर्न सक्छ।

(2) फाइबर लेजरहरू

फाइबर लेजरहरूसँग उच्च पम्प रूपान्तरण दक्षता, राम्रो बीम गुणस्तर र उच्च युग्मन दक्षता छ, जुन लेजर क्षेत्रमा तातो अनुसन्धान विषयहरू हुन्। सूचना युगको सन्दर्भमा, फाइबर लेजरहरूसँग बजारमा हालको अप्टिकल फाइबर संचार प्रणालीहरूसँग राम्रो अनुकूलता छ। एकल-फ्रिक्वेन्सी फाइबर लेजर साँघुरो रेखा चौडाइ, कम आवाज र राम्रो संगतता को फाइदा संग यसको विकास को एक महत्वपूर्ण दिशा भएको छ।

एकल अनुदैर्ध्य मोड अपरेशन साँघुरो रेखा-चौडाइ आउटपुट प्राप्त गर्न फाइबर लेजरको मूल हो, सामान्यतया एकल फ्रिक्वेन्सी फाइबर लेजरको रेजोनेटरको संरचना अनुसार DFB प्रकार, DBR प्रकार र औंठी प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ। तिनीहरूमध्ये, DFB र DBR एकल-फ्रिक्वेन्सी फाइबर लेजरहरूको कार्य सिद्धान्त DFB र DBR अर्धचालक लेजरहरूको जस्तै छ।

चित्र १ मा देखाइए अनुसार, DFB फाइबर लेजरले फाइबरमा वितरित ब्राग ग्रेटिंग लेख्नु हो। किनभने ओसिलेटरको काम गर्ने तरंगदैर्ध्य फाइबर अवधिबाट प्रभावित हुन्छ, अनुदैर्ध्य मोड ग्रेटिंगको वितरित प्रतिक्रिया मार्फत चयन गर्न सकिन्छ। DBR लेजरको लेजर रेजोनेटर सामान्यतया फाइबर ब्राग ग्रेटिंग्स को एक जोडी द्वारा बनाइन्छ, र एकल अनुदैर्ध्य मोड मुख्यतया साँघुरो ब्यान्ड र कम परावर्तित फाइबर ब्राग ग्रेटिंग्स द्वारा चयन गरिन्छ। यद्यपि, यसको लामो रेजोनेटर, जटिल संरचना र प्रभावकारी फ्रिक्वेन्सी भेदभाव संयन्त्रको अभावको कारणले, रिंग-आकारको गुहा मोड हपिङको सम्भावना हुन्छ, र लामो समयसम्म स्थिर अनुदैर्ध्य मोडमा स्थिर रूपमा काम गर्न गाह्रो हुन्छ।

चित्र १, एकल फ्रिक्वेन्सीको दुई विशिष्ट रैखिक संरचनाहरूफाइबर लेजरहरू