Што е ласер со тесна ширина на линијата?

Што еласер со тесна ширина на линијата?

Тесен ласер со ширина на линијата, Терминот „ширина на линијата“ се однесува на спектралната ширина на линијата наласерво фреквенцискиот домен, кој обично се квантифицира во однос на полуврвната целосна ширина на спектарот (FWHM). Ширината на линијата е главно под влијание на спонтаното зрачење на возбудени атоми или јони, фазниот шум, механичките вибрации на резонаторот, температурното треперење и други надворешни фактори. Колку е помала вредноста на ширината на линијата, толку е поголема чистотата на спектарот, односно толку е подобра монохроматичноста на ласерот. Ласерите со такви карактеристики обично имаат многу малку фазен или фреквенциски шум и многу малку шум од релативен интензитет. Во исто време, колку е помала вредноста на линеарната ширина на ласерот, толку е посилна соодветната кохерентност, што се манифестира како екстремно долга кохерентна должина.

Реализација и примена на ласер со тесна ширина на линијата

Ограничено од вродената ширина на линијата на засилување на работната супстанција на ласерот, речиси е невозможно директно да се реализира излезот на ласерот со тесна ширина на линијата со потпирање на самиот традиционален осцилатор. За да се реализира работата на ласерот со тесна ширина на линијата, обично е потребно да се користат филтри, решетки и други уреди за да се ограничи или избере лонгитудиналниот модул во спектарот на засилување, да се зголеми нето разликата во засилувањето помеѓу лонгитудиналните режими, така што има неколку или дури само една осцилација на лонгитудиналниот режим во ласерскиот резонатор. Во овој процес, често е потребно да се контролира влијанието на шумот врз излезот на ласерот и да се минимизира проширувањето на спектралните линии предизвикани од вибрациите и температурните промени на надворешната средина; Во исто време, може да се комбинира и со анализа на спектралната густина на фазниот или фреквентниот шум за да се разбере изворот на бучавата и да се оптимизира дизајнот на ласерот, со цел да се постигне стабилен излез на ласерот со тесна ширина на линијата.

Да ја разгледаме реализацијата на операција со тесна ширина на линијата кај неколку различни категории ласери.

(1)Полупроводнички ласер

Полупроводничките ласери имаат предности како компактна големина, висока ефикасност, долг век на траење и економски придобивки.

Оптичкиот резонатор Фабри-Перо (FP) што се користи во традиционалнитеполупроводнички ласеригенерално осцилира во повеќенадолжен режим, а ширината на излезната линија е релативно широка, па затоа е потребно да се зголеми оптичкиот фидбек за да се добие излез со тесна ширина на линијата.

Дистрибуираната повратна информација (DFB ласер) и дистрибуираната Брегова рефлексија (DBR) се два типични внатрешни оптички повратни полупроводнички ласери. Поради малиот чекор на решетката и добрата селективност на брановата должина, лесно е да се постигне стабилен излез со тесна ширина на линијата со една фреквенција. Главната разлика помеѓу двете структури е позицијата на решетката: структурата на DFB ласер обично ја дистрибуира периодичната структура на Бреговата решетка низ целиот резонатор, а резонаторот на DBR обично е составен од структурата на рефлексивната решетка и регионот на засилување интегриран во крајната површина. Покрај тоа, DFB ласерите користат вградени решетки со низок контраст на индексот на прекршување и ниска рефлективност. DBR ласерите користат површински решетки со висок контраст на индексот на прекршување и висока рефлективност. Двете структури имаат голем слободен спектрален опсег и можат да извршат подесување на брановата должина без скок на модот во опсег од неколку нанометри, каде што DBR ласерот има поширок опсег на подесување одDFB ласерПокрај тоа, технологијата за оптичка повратна информација со надворешна празнина, која користи надворешни оптички елементи за повратна информација на излезната светлина од полупроводничкиот ласерски чип и ја избира фреквенцијата, исто така може да ја реализира работата со тесна ширина на линијата на полупроводничкиот ласер.

(2) Фибер ласери

Фибер ласери имаат висока ефикасност на конверзија на пумпата, добар квалитет на зракот и висока ефикасност на спојување, што се жешки теми за истражување во областа на ласерите. Во контекст на информациската ера, фибер ласери имаат добра компатибилност со тековните оптички комуникациски системи на пазарот. Еднофреквентниот фибер ласер со предностите на тесна ширина на линијата, низок шум и добра кохерентност стана една од важните насоки на неговиот развој.

Еднофреквентниот режим на работа е јадрото на фибер ласерот за постигнување на излез со тесна ширина на линијата, обично според структурата на резонаторот, еднофреквентниот фибер ласер може да се подели на DFB тип, DBR тип и прстенест тип. Меѓу нив, принципот на работа на DFB ласерот и DBR еднофреквентните фибер ласери е сличен на оној на DFB и DBR полупроводничките ласери.

(3)Ласер во цврста состојба

Во 1960 година, првиот рубински ласер во светот беше ласер во цврста состојба, карактеризиран со висока излезна енергија и поширока бранова должина. Уникатната просторна структура на ласерот во цврста состојба го прави пофлексибилен во дизајнот на излез со тесна ширина на линијата. Во моментов, главните имплементирани методи вклучуваат метод на кратки шуплини, метод на еднонасочна прстенеста шуплина, метод на интрашуплински стандард, метод на шуплина со торзионо нишало, метод на волуменска Брегова решетка и метод на вбризгување на семе.