Тенденция развитиялазер с узкой шириной линии
Эволюция режима обратной связи лазера в лазерах с узкой шириной линии излучения представляет собой эволюцию структуры лазерного резонансного резонатора. Ниже мы рассмотрим различные конфигурации технологий лазеров с узкой шириной линии излучения в порядке эволюции лазерных резонаторов.
1. Одноканальная конфигурация основного резонатора. Этот тип лазера можно разделить на линейный резонатор (классическая конфигурация, простая и эффективная структура) и кольцевой резонатор (преодоление эффекта пространственного выжигания и использование поля бегущей волны). К кольцевым резонаторам относится, в частности, неплоский кольцевой резонатор (NPRO), представляющий собой особое и высокостабильное поле бегущей волны.лазерС точки зрения длины резонатора, его можно разделить на короткие резонаторы (легко реализовать одномодовый SLM, но с большой собственной шириной линии и высоким уровнем шума) и длинные резонаторы (по своей природе)узкая ширина линии(но реализация работы SLM представляет собой техническую сложность).
2. Конфигурация с одной внешней полостью и обратной связью. Эта конфигурация предлагается для решения проблем короткого времени взаимодействия фотонов и сложного подавления спонтанного излучения в одной основной полости путем фильтрации и обратной связи фотонов через внешнюю полость для сжатия ширины линии. Ранние классические структуры включали внешние полости типа Литтроу и Литтмана-Меткалфа с использованием дифракционных решеток. Техническая сложность этой конфигурации заключается в согласовании фаз между основной и внешней полостями.
3. Две интегрированные конфигурации основного резонатора на основе брэгговских решеток:
DFB-лазерКонфигурация: Сочетание структуры Брэгга с активной областью и введение области фазового сдвига обеспечивает более высокую интеграцию, стабильность и практичность, а также улучшает дрейф длины волны DBR. Технические трудности заключаются в обработке решетки (например, методы вторичной эпитаксиальной RGF-DFB и травления поверхности SG-DFB для полупроводниковых DFB).
Конфигурация DBR-лазера: заменяет традиционные зеркала периодическими пассивными брэгговскими структурами, которые обладают фильтрующими свойствами и позволяют легко реализовать SLM с короткими резонаторами. В зависимости от среды усиления, его можно разделить на полупроводниковый DBR (с хорошей технологической совместимостью) и волоконный DBR (основанный на технологии обработки и легирования волокна).
Для дальнейшего уменьшения ширины линии короткого основного резонатора (например, DFB/DBR) используется композитная внешняя структура резонатора. Форма внешнего резонатора эволюционировала вместе с развитием технологий:
Внешняя полость космического пространства: ранние основные формы, включая дифракционную решетку (Литтроу/Литтман) и различные оптические фильтры (например, стандарт FP).
Внешний волоконно-оптический резонатор: использование исключительно волоконно-оптических устройств (таких как волоконно-оптические схемы, волоконно-оптические решетки, волоконно-оптические резонаторы Фабри-Перо и т. д.) обеспечивает более высокую степень интеграции и помехоустойчивость.
Внешний волноводный резонатор: микро- и нанотехнологии на основе полупроводниковых материалов, таких как Si и Si3N4, что делает систему более компактной и стабильной.
В заключение, в данной статье рассматривается конфигурация оптоэлектронных генераторных лазеров, представляющая собой особую форму обратной связи, например, технологию стабилизации частоты PDH. Используя отрицательную электрическую обратную связь для фиксации частоты лазера на высокостабильном опорном источнике, можно достичь чрезвычайно высокой стабильности частоты. Однако такая система сложна, дорогостояща, а гибкость в выборе длины волны ограничена.
Дата публикации: 14 апреля 2026 г.