Сегодня мы представим «монохроматический» лазер с крайним - узким лазером ширины. Его появление заполняет пробелы во многих областях применения лазера, и в последние годы широко использовался в обнаружении гравитационных волн, лидар, распределенное зондирование, высокоскоростное согласованное оптическое общение и другие поля, что является «миссией», которая не может быть завершена только путем улучшения лазерной власти.
Что такое узкая ширина линейки?
Термин «ширина линии» относится к ширине спектральной линии лазера в частотной домене, которая обычно количественно определяется по полупиковой полной ширине спектра (FWHM). На ширину линейки в основном влияют спонтанное излучение возбужденных атомов или ионов, фазовый шум, механическая вибрация резонатора, температурный джиттер и другие внешние факторы. Чем меньше значение ширины линии, тем выше чистота спектра, тем лучше монохроматичность лазера. Лазеры с такими характеристиками обычно имеют очень мало фазового или частотного шума и очень мало относительного шума интенсивности. В то же время, чем меньше значение линейной ширины лазера, тем сильнее соответствующая когерентность, которая проявляется как чрезвычайно длинная длина когерентности.
Реализация и применение узкой ширины линейки
Ограниченная внутренняя ширина линии усиления рабочей вещества лазера, практически невозможно напрямую реализовать выходной лазера узкой ширины линейки, полагаясь на сам традиционный генератор. Чтобы реализовать операцию лазера узкой ширины линейки, обычно необходимо использовать фильтры, решетку и другие устройства для ограничения или выбора продольного модуля в спектре усиления, увеличить разницу в чистом усилении между продольными режимами, так что в резонеторе Laser есть несколько или даже один колебания продольного режима. В этом процессе часто необходимо контролировать влияние шума на выходной выход и минимизировать расширение спектральных линий, вызванных вибрацией и изменением температуры внешней среды; В то же время его также можно объединить с анализом спектральной плотности фазового или частотного шума, чтобы понять источник шума и оптимизировать конструкцию лазера, чтобы достичь стабильного выходного сигнала узкого лазера ширины линии.
Давайте посмотрим на реализацию узкой работы ширины линейки нескольких различных категорий лазеров.
Полупроводниковые лазеры имеют преимущества компактных размеров, высокой эффективности, долгой жизни и экономических выгод.
Оптический резонатор Fabry-Perot (FP), используемый в традиционномполупроводниковые лазерыОбычно колеблется в многоуровневом режиме, а ширина выходной линии относительно широкая, поэтому необходимо увеличить оптическую обратную связь, чтобы получить выходной ширины узкой линии.
Распределенная обратная связь (DFB) и распределенное отражение Bragg (DBR) являются двумя типичными внутренними оптическими полупроводниковыми лазерами. Из-за небольшого шага решетки и хорошей селективности длины волны легко достичь стабильной одночастотной узкой ширины линии. Основное различие между двумя структурами заключается в положении решетки: структура DFB обычно распределяет периодическую структуру решетки Брэгга по всему резонатору, а резонатор DBR обычно состоит из структуры отражения решетки и области усиления, интегрированной в конечную поверхность. Кроме того, лазеры DFB используют встроенные снопки с контрастностью с низким показателем преломления и низкой отражательной способностью. Lasers DBR используют поверхностные решетки с высоким показателем показателя преломления и высокой отражательной способностью. Обе структуры имеют большой бесплатный спектральный диапазон и могут выполнять настройку длины волны без перехода в режиме в диапазоне нескольких нанометров, где лазер DBR имеет более широкий диапазон настройки, чем вDFB ЛазерПолем Кроме того, технология оптической обратной связи внешней полости, которая использует внешние оптические элементы для обратной связи исходящего света лазерного чипа полупроводника и выбора частоты, также может реализовать узкую работу ширины линии полупроводникового лазера.
(2) волокнистые лазеры
Волокновые лазеры обладают высокой эффективностью преобразования насоса, хорошим качеством луча и высокой эффективностью связи, которые являются темами горячих исследований в лазерном поле. В контексте информационного возраста лазеры волокна имеют хорошую совместимость с текущими оптическими системами связи на рынке. Одночастотный волокно-лазер с преимуществами узкой ширины линии, низкого шума и хорошей когерентности стал одним из важных направлений его развития.
Одно продольная работа режима является ядром волоконного лазера для достижения узкого выхода ширины линии, обычно в соответствии со структурой резонатора одночастотного волоконного лазера можно разделить на тип DFB, тип DBR и тип кольца. Среди них принцип работы одночастотных волоконных лазеров DFB и DBR аналогичен принципам полупроводниковых лазеров DFB и DBR.
Как показано на рисунке 1, DFB Fiber Laser предназначен для написания распределенной брэггской решетки в волокно. Поскольку на рабочая длина волны генератора влияет период волокна, продольный режим может быть выбран посредством распределенной обратной связи решетки. Лазерный резонатор лазера DBR обычно формируется парой волоконно -брэгг -борьбы, а единый продольный режим в основном выбирается узкой полосой и низкой отражением волокна Брэгга. Тем не менее, из-за его длинного резонатора, сложной структуры и отсутствия эффективного механизма дискриминации частоты, полость в форме кольца подвержена модным прыжкам, и трудно работать в постоянном продольном режиме в течение длительного времени.
Рисунок 1, две типичные линейные структуры отдельной частотыволокнистые лазеры
Время поста: 27-2023 ноября