Häälestatava laseri arendus ja turuseisund Teine osa

Häälestatava laseri arendus ja turuseisund (teine ​​osa)

Tööpõhimõtehäälestatav laser

Laserlainepikkuse häälestamise saavutamiseks on umbes kolm põhimõtet.häälestatavad laseridkasutavad laiade fluorestsentsjoontega tööaineid. Laserit moodustavatel resonaatoritel on väga väikesed kaod ainult väga kitsas lainepikkuste vahemikus. Seetõttu on esimene võimalus muuta laseri lainepikkust, muutes resonaatori väikese kaoga piirkonnale vastavat lainepikkust mõne elemendi (näiteks võre) abil. Teine võimalus on nihutada laseri ülemineku energiataset, muutes mõningaid väliseid parameetreid (näiteks magnetväli, temperatuur jne). Kolmas võimalus on mittelineaarsete efektide kasutamine lainepikkuse muundamiseks ja häälestamiseks (vt mittelineaarne optika, stimuleeritud Ramani hajumine, optiline sageduse kahekordistamine, optiline parameetriline võnkumine). Tüüpilised laserid, mis kuuluvad esimesse häälestamisrežiimi, on värvilaserid, krüsoberüüllaserid, värvitsentrilaserid, häälestatavad kõrgrõhugaasilaserid ja häälestatavad eksimeerlaserid.

Teostustehnoloogia seisukohast jaguneb häälestatav laser peamiselt voolu juhtimise tehnoloogiaks, temperatuuri juhtimise tehnoloogiaks ja mehaanilise juhtimise tehnoloogiaks.
Nende hulgas on elektrooniline juhtimistehnoloogia, mis saavutab lainepikkuse häälestamise süstimisvoolu muutmise teel NS-taseme häälestamiskiiruse, laia häälestamisribalaiuse, kuid väikese väljundvõimsusega, mis põhineb elektroonilisel juhtimistehnoloogial, peamiselt SG-DBR-il (diskreetimisvõre DBR) ja GCSR-laseril (abivõre suunatud sidestus tagasiulatuva diskreetimise peegeldusega). Temperatuuri juhtimise tehnoloogia muudab laseri väljundlainepikkust, muutes laseri aktiivse piirkonna murdumisnäitajat. Tehnoloogia on lihtne, kuid aeglane ja seda saab reguleerida kitsa, vaid mõne nm laiuse ribalaiusega. Peamised temperatuuri juhtimise tehnoloogial põhinevad tehnoloogiad onDFB-laser(hajutatud tagasiside) ja DBR-laser (hajutatud Braggi peegeldus). Mehaaniline juhtimine põhineb peamiselt MEMS-tehnoloogial (mikroelektromehaaniline süsteem), mis võimaldab valida lainepikkust, suurt reguleeritavat ribalaiust ja suurt väljundvõimsust. Mehaanilise juhtimistehnoloogia peamised struktuurid on DFB (hajutatud tagasiside), ECL (välise õõnsusega laser) ja VCSEL (vertikaalse õõnsusega pinnakiirgusega laser). Järgnevalt selgitatakse häälestatavate laserite põhimõtte neid aspekte.

Optilise side rakendus

Häälestatav laser on uue põlvkonna tiheda lainepikkuse jaotusega multiplekssüsteemi ja täisoptilise võrgu footonvahetussüsteemi võtmeoptiline seade. Selle rakendamine suurendab oluliselt kiudoptilise ülekandesüsteemi mahtuvust, paindlikkust ja skaleeritavust ning on realiseerinud pideva või peaaegu pideva häälestamise laias lainepikkuste vahemikus.
Ettevõtted ja teadusasutused üle maailma edendavad aktiivselt timmitavate laserite uurimis- ja arendustegevust ning selles valdkonnas tehakse pidevalt uusi edusamme. Ttimmitavate laserite jõudlust pidevalt täiustatakse ja kulusid vähendatakse. Praegu jagunevad timmitavad laserid peamiselt kahte kategooriasse: pooljuhttimmitavad laserid ja timmitavad kiudlaserid.
Pooljuhtlaseron oluline valgusallikas optilise side süsteemis, millel on väikesed, kerged, kõrge muundamise efektiivsus, energiasäästlikkus jne, ning mida on lihtne integreerida ühe kiibiga optoelektrooniliselt teiste seadmetega. Selle saab jagada häälestatavaks hajutatud tagasisidelaseriks, hajutatud Braggi peegellaseriks, mikromootori süsteemi vertikaalse õõnsusega pinnakiirguslaseriks ja välise õõnsusega pooljuhtlaseriks.
Häälestatava kiudlaseri arendamine võimenduskeskkonnana ja pooljuhtlaserdioodi arendamine pumbaallikana on oluliselt soodustanud kiudlaserite arengut. Häälestatav laser põhineb legeeritud kiu 80 nm võimendusribal ning silmusele lisatakse filterelement, et juhtida laserlainepikkust ja teostada lainepikkuse häälestamist.
Timmitavate pooljuhtlaserite arendus on maailmas väga aktiivne ja ka edasiminek on väga kiire. Kuna timmitavad laserid lähenevad järk-järgult fikseeritud lainepikkusega laseritele nii hinna kui ka jõudluse poolest, hakatakse neid paratamatult üha enam kasutama sidesüsteemides ja mängima olulist rolli tulevastes täisoptilistes võrkudes.

Arenguväljavaade
Häälestatavaid lasereid on mitut tüüpi, mida üldiselt arendatakse lainepikkuse häälestamise mehhanismide edasise kasutuselevõtu teel erinevate ühelainepikkusega laserite põhjal ning mõned tooted on tarnitud rahvusvahelisele turule. Lisaks pidevalt töötavate optiliselt häälestatavate laserite arendamisele on teatatud ka häälestatavatest laseritest, millel on integreeritud muid funktsioone, näiteks häälestatav laser, mis on integreeritud ühe VCSEL-kiibi ja elektrilise neeldumismodulaatoriga, ning laser, mis on integreeritud proovivõre Braggi reflektoriga ja pooljuhtoptilise võimendi ning elektrilise neeldumismodulaatoriga.
Kuna lainepikkusega häälestatavat laserit kasutatakse laialdaselt, saab erineva struktuuriga häälestatavaid lasereid rakendada erinevates süsteemides ning igal neist on oma eelised ja puudused. Välise õõnsusega pooljuhtlaserit saab oma suure väljundvõimsuse ja pidevalt häälestatava lainepikkuse tõttu kasutada lairiba häälestatava valgusallikana täppiskatsetes instrumentides. Fotonite integreerimise ja tulevase täisoptilise võrgu rahuldamise seisukohast võivad proovivõrega DBR, superstruktuuriga võrega DBR ja modulaatorite ja võimenditega integreeritud häälestatavad laserid olla paljulubavad häälestatavad valgusallikad Z jaoks.
Välise õõnsusega kiudvõrega timmitav laser on samuti paljulubav valgusallikas, millel on lihtne struktuur, kitsas joone laius ja lihtne kiu sidestus. Kui EA-modulaatorit saab õõnsusse integreerida, saab seda kasutada ka kiire timmitava optilise solitonallikana. Lisaks on kiudlaseril põhinevad timmitavad kiudlaserid viimastel aastatel märkimisväärselt edasi arenenud. Võib eeldada, et timmitavate laserite jõudlus optiliste side valgusallikate puhul paraneb veelgi ja turuosa suureneb järk-järgult, pakkudes väga helgeid rakendusvõimalusi.