आज, हामी चरम - साँघुरो लाइनविड्थ लेजरमा "मोनोक्रोमेटिक" लेजर परिचय गराउनेछौं। 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 गरिएको छ, जुन एक "मिशन" हो जुन लेजर पावर सुधार गरेर मात्र पूरा गर्न सकिँदैन।
साँघुरो लाइनविड्थ लेजर भनेको के हो?
"रेखा चौडाइ" शब्दले फ्रिक्वेन्सी डोमेनमा लेजरको वर्णक्रमीय रेखा चौडाइलाई जनाउँछ, जुन सामान्यतया स्पेक्ट्रमको आधा-शिखर पूर्ण चौडाइ (FWHM) को सन्दर्भमा परिमाण गरिन्छ। रेखा चौडाइ मुख्यतया उत्तेजित परमाणु वा आयनहरूको सहज विकिरण, चरण आवाज, अनुनादकको मेकानिकल कम्पन, तापमान जिटर र अन्य बाह्य कारकहरूबाट प्रभावित हुन्छ। रेखा चौडाइको मान जति सानो हुन्छ, स्पेक्ट्रमको शुद्धता त्यति नै उच्च हुन्छ, अर्थात्, लेजरको मोनोक्रोमेटिकिटी त्यति नै राम्रो हुन्छ। यस्ता विशेषताहरू भएका लेजरहरूमा सामान्यतया धेरै कम चरण वा आवृत्ति आवाज र धेरै कम सापेक्षिक तीव्रता आवाज हुन्छ। एकै समयमा, लेजरको रेखा चौडाइ मान जति सानो हुन्छ, सम्बन्धित सुसंगतता त्यति नै बलियो हुन्छ, जुन अत्यन्त लामो सुसंगतता लम्बाइको रूपमा प्रकट हुन्छ।
साँघुरो लाइनविड्थ लेजरको प्राप्ति र प्रयोग
लेजरको काम गर्ने पदार्थको अन्तर्निहित लाभ लाइनविड्थ द्वारा सीमित, परम्परागत ओसिलेटरमा भर परेर साँघुरो लाइनविड्थ लेजरको आउटपुट प्रत्यक्ष रूपमा महसुस गर्न लगभग असम्भव छ। साँघुरो लाइनविड्थ लेजरको सञ्चालनलाई महसुस गर्न, लाभ स्पेक्ट्रममा अनुदैर्ध्य मोडुलसलाई सीमित गर्न वा चयन गर्न, अनुदैर्ध्य मोडहरू बीचको नेट लाभ भिन्नता बढाउन सामान्यतया फिल्टरहरू, ग्रेटिंग र अन्य उपकरणहरू प्रयोग गर्न आवश्यक छ, ताकि लेजर रेजोनेटरमा केही वा केवल एक अनुदैर्ध्य मोड दोलन होस्। यस प्रक्रियामा, लेजर आउटपुटमा आवाजको प्रभावलाई नियन्त्रण गर्न र बाह्य वातावरणको कम्पन र तापमान परिवर्तनहरूको कारणले हुने वर्णक्रमीय रेखाहरूको विस्तारलाई कम गर्न प्रायः आवश्यक हुन्छ; एकै समयमा, यसलाई चरण वा आवृत्ति आवाज वर्णक्रमीय घनत्वको विश्लेषणसँग पनि जोड्न सकिन्छ आवाजको स्रोत बुझ्न र लेजरको डिजाइनलाई अनुकूलन गर्न, ताकि साँघुरो लाइनविड्थ लेजरको स्थिर आउटपुट प्राप्त गर्न सकियोस्।
लेजरहरूको विभिन्न वर्गहरूको साँघुरो लाइनविड्थ सञ्चालनको प्राप्तिलाई हेरौं।
अर्धचालक लेजरहरूमा कम्प्याक्ट आकार, उच्च दक्षता, लामो आयु र आर्थिक लाभका फाइदाहरू छन्।
परम्परागत रूपमा प्रयोग हुने फेब्री-पेरोट (FP) अप्टिकल रेजोनेटरअर्धचालक लेजरहरूसामान्यतया बहु-अनुदैर्ध्य मोडमा दोलन हुन्छ, र आउटपुट लाइन चौडाइ अपेक्षाकृत चौडा हुन्छ, त्यसैले साँघुरो लाइन चौडाइको आउटपुट प्राप्त गर्न अप्टिकल प्रतिक्रिया बढाउन आवश्यक छ।
वितरित प्रतिक्रिया (DFB) र वितरित ब्राग परावर्तन (DBR) दुई विशिष्ट आन्तरिक अप्टिकल प्रतिक्रिया अर्धचालक लेजरहरू हुन्। सानो ग्रेटिंग पिच र राम्रो तरंगदैर्ध्य चयनशीलताको कारण, स्थिर एकल-फ्रिक्वेन्सी साँघुरो लाइनविड्थ आउटपुट प्राप्त गर्न सजिलो छ। दुई संरचनाहरू बीचको मुख्य भिन्नता ग्रेटिंगको स्थिति हो: DFB संरचनाले सामान्यतया रेजोनेटरभरि ब्राग ग्रेटिंगको आवधिक संरचना वितरण गर्दछ, र DBR को रेजोनेटर सामान्यतया प्रतिबिम्ब ग्रेटिंग संरचना र अन्तिम सतहमा एकीकृत लाभ क्षेत्रबाट बनेको हुन्छ। थप रूपमा, DFB लेजरहरूले कम अपवर्तक सूचकांक कन्ट्रास्ट र कम परावर्तकता भएका एम्बेडेड ग्रेटिंगहरू प्रयोग गर्छन्। DBR लेजरहरूले उच्च अपवर्तक सूचकांक कन्ट्रास्ट र उच्च परावर्तकता भएका सतह ग्रेटिंगहरू प्रयोग गर्छन्। दुबै संरचनाहरूमा ठूलो मुक्त वर्णक्रमीय दायरा छ र केही न्यानोमिटरको दायरामा मोड जम्प बिना तरंगदैर्ध्य ट्युनिङ गर्न सक्छ, जहाँ DBR लेजरको भन्दा फराकिलो ट्युनिङ दायरा छ।DFB लेजर। थप रूपमा, अर्धचालक लेजर चिपको बहिर्गमन प्रकाशलाई प्रतिक्रिया दिन र फ्रिक्वेन्सी चयन गर्न बाह्य अप्टिकल तत्वहरू प्रयोग गर्ने बाह्य गुहा अप्टिकल प्रतिक्रिया प्रविधिले अर्धचालक लेजरको साँघुरो लाइनविड्थ सञ्चालनलाई पनि महसुस गर्न सक्छ।
(२) फाइबर लेजरहरू
फाइबर लेजरहरूमा उच्च पम्प रूपान्तरण दक्षता, राम्रो बीम गुणस्तर र उच्च युग्मन दक्षता हुन्छ, जुन लेजर क्षेत्रमा तातो अनुसन्धान विषयहरू हुन्। सूचना युगको सन्दर्भमा, फाइबर लेजरहरूको बजारमा हालको अप्टिकल फाइबर सञ्चार प्रणालीहरूसँग राम्रो अनुकूलता छ। साँघुरो रेखा चौडाइ, कम आवाज र राम्रो सुसंगतताको फाइदाहरू भएको एकल-फ्रिक्वेन्सी फाइबर लेजर यसको विकासको महत्त्वपूर्ण दिशाहरू मध्ये एक भएको छ।
एकल अनुदैर्ध्य मोड अपरेशन फाइबर लेजरको मूल हो जसले साँघुरो रेखा-चौडाइ आउटपुट प्राप्त गर्दछ, सामान्यतया एकल फ्रिक्वेन्सी फाइबर लेजरको रेजोनेटरको संरचना अनुसार DFB प्रकार, DBR प्रकार र रिंग प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ। ती मध्ये, 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। ओसिलेटरको काम गर्ने तरंगदैर्ध्य फाइबर अवधिबाट प्रभावित हुने भएकोले, ग्रेटिंगको वितरित प्रतिक्रिया मार्फत अनुदैर्ध्य मोड चयन गर्न सकिन्छ। DBR लेजरको लेजर रेजोनेटर सामान्यतया फाइबर ब्राग ग्रेटिंगहरूको जोडीद्वारा बनाइन्छ, र एकल अनुदैर्ध्य मोड मुख्यतया साँघुरो ब्यान्ड र कम परावर्तकता फाइबर ब्राग ग्रेटिंगहरूद्वारा चयन गरिन्छ। यद्यपि, यसको लामो रेजोनेटर, जटिल संरचना र प्रभावकारी आवृत्ति भेदभाव संयन्त्रको अभावको कारण, रिंग-आकारको गुहा मोड हपिंगको लागि प्रवण हुन्छ, र लामो समयसम्म स्थिर अनुदैर्ध्य मोडमा स्थिर रूपमा काम गर्न गाह्रो हुन्छ।
चित्र १, एकल आवृत्तिका दुई विशिष्ट रेखीय संरचनाहरूफाइबर लेजरहरू
पोस्ट समय: नोभेम्बर-२७-२०२३