Tuunitava laseri arendamine ja turustaatus (teine osa)
Tööpõhimõtehäälestatav laser
Laseri lainepikkuse häälestamise saavutamiseks on ligikaudu kolm põhimõtet.Enamikhäälestatavad laseridkasutage laiade fluorestseeruvate joontega tööaineid.Laseri moodustavatel resonaatoritel on väga väikesed kaod ainult väga kitsas lainepikkuste vahemikus.Seetõttu on esimene laseri lainepikkuse muutmine, muutes mõne elemendi (näiteks võre) abil resonaatori väikese kadu piirkonnale vastavat lainepikkust.Teine on lasersiirde energiataseme nihutamine, muutes mõningaid väliseid parameetreid (nt magnetväli, temperatuur jne).Kolmas on mittelineaarsete efektide kasutamine lainepikkuse teisenduse ja häälestamise saavutamiseks (vt mittelineaarne optika, stimuleeritud Ramani hajumine, optilise sageduse kahekordistamine, optiline parameetriline võnkumine).Tüüpilised esimesse häälestusrežiimi kuuluvad laserid on värvlaserid, krüsoberüüllaserid, värvikeskuse laserid, häälestatavad kõrgsurvegaaslaserid ja häälestatavad eksimerlaserid.
Häälestatav laser realiseerimistehnoloogia seisukohast jaguneb peamiselt: praegune juhtimistehnoloogia, temperatuuri reguleerimise tehnoloogia ja mehaaniline juhtimistehnoloogia.
Nende hulgas on elektrooniline juhtimistehnoloogia saavutada lainepikkuse häälestamine sissepritsevoolu muutmisega, NS-taseme häälestuskiirusega, laia häälestusriba laiusega, kuid väikese väljundvõimsusega, mis põhineb peamiselt elektroonilisel juhtimistehnoloogial SG-DBR (sampling griting DBR) ja GCSR-laser (abivõre suundsidestus tagurpidi proovivõtu peegeldus).Temperatuuri reguleerimise tehnoloogia muudab laseri väljundlainepikkust, muutes laseri aktiivse piirkonna murdumisnäitaja.Tehnoloogia on lihtne, kuid aeglane ja seda saab reguleerida kitsa, vaid mõne nm ribalaiusega.Peamised temperatuuri reguleerimise tehnoloogial põhinevad onDFB laser(jaotatud tagasiside) ja DBR laser (hajutatud Braggi peegeldus).Mehaaniline juhtimine põhineb peamiselt MEMS-tehnoloogial (mikroelektro-mehhaaniline süsteem), et viia lõpule lainepikkuse valik suure reguleeritava ribalaiusega ja suure väljundvõimsusega.Peamised mehaanilisel juhtimistehnoloogial põhinevad struktuurid on DFB (distributed feedback), ECL (external cavity laser) ja VCSEL (vertikaalne õõnespinda kiirgav laser).Järgnevat selgitatakse häälestatavate laserite põhimõtte nendest aspektidest.
Optilise side rakendus
Häälestatav laser on võtmetähtsusega optoelektrooniline seade uue põlvkonna tiheda lainepikkusjaotusega multipleksimissüsteemis ja footonivahetuses täisoptilises võrgus.Selle kasutamine suurendab oluliselt kiudoptiliste edastussüsteemide võimsust, paindlikkust ja mastaapsust ning on realiseerinud pideva või kvaasipideva häälestamise laias lainepikkuste vahemikus.
Ettevõtted ja teadusasutused üle maailma edendavad aktiivselt häälestatavate laserite uurimist ja arendamist ning selles valdkonnas tehakse pidevalt uusi edusamme.Tuunitavate laserite jõudlust täiustatakse pidevalt ja kulusid vähendatakse pidevalt.Praegu jagunevad häälestatavad laserid peamiselt kahte kategooriasse: häälestatavad pooljuhtlaserid ja häälestatavad kiudlaserid.
Pooljuhtlaseron oluline valgusallikas optilises sidesüsteemis, millel on väikesed mõõtmed, kerge kaal, kõrge konversioonitõhusus, energiasäästlikkus jne ning mida on lihtne saavutada ühe kiibi optoelektrooniline integreerimine teiste seadmetega.Seda saab jagada häälestatavaks hajutatud tagasiside laseriks, hajutatud Braggi peegellaseriks, mikromootorsüsteemi vertikaalset õõnsuspinda kiirgavaks laseriks ja välise õõnsusega pooljuhtlaseriks.
Tuunitava kiudlaseri arendamine võimendusmeediumina ja pooljuhtlaserdioodi väljatöötamine pumbaallikana on oluliselt soodustanud kiudlaserite arengut.Häälestatav laser põhineb legeeritud kiudude 80 nm võimenduse ribalaiusel ja laseri lainepikkuse reguleerimiseks ja lainepikkuse häälestamiseks lisatakse silmusesse filtrielement.
Häälestatava pooljuhtlaseri arendus on maailmas väga aktiivne ja ka areng on väga kiire.Kuna häälestatavad laserid lähenevad järk-järgult fikseeritud lainepikkusega laseritele kulude ja jõudluse poolest, kasutatakse neid paratamatult üha enam sidesüsteemides ja neil on oluline roll tulevastes täisoptilistes võrkudes.
Arenguväljavaade
Häälestatavaid lasereid on mitut tüüpi, mida üldiselt arendatakse lainepikkuse häälestusmehhanismide edasise juurutamise teel erinevate ühelainepikkusega laserite baasil, ning mõningaid kaupu on turule viidud ka rahvusvaheliselt.Lisaks pidevate optiliste häälestatavate laserite väljatöötamisele on teatatud ka muude integreeritud funktsioonidega häälestatavatest laseritest, nagu häälestatav laser, mis on integreeritud ühe VCSEL-i kiibiga ja elektriline neeldumismodulaator, ning laser, mis on integreeritud proovivõre Braggi reflektoriga ja pooljuhtoptiline võimendi ja elektriline neeldumismodulaator.
Kuna lainepikkusega häälestatavat laserit kasutatakse laialdaselt, saab mitmesuguste struktuuride häälestatavat laserit rakendada erinevatesse süsteemidesse ning igal neist on eelised ja puudused.Välise õõnsusega pooljuhtlaserit saab kasutada lairiba häälestatava valgusallikana täppistesti instrumentides, kuna sellel on suur väljundvõimsus ja pidev häälestatav lainepikkus.Footonite integreerimise ja tulevase täisoptilise võrguga kohtumise vaatenurgast võivad Z jaoks paljulubavad häälestatavad valgusallikad olla proovivõre DBR, pealisstruktuuriga võre DBR ning modulaatorite ja võimenditega integreeritud häälestatavad laserid.
Välise õõnsusega timmitav fiiberrestiga laser on ka paljulubav valgusallikas, millel on lihtne struktuur, kitsas joone laius ja lihtne kiudude sidumine.Kui EA modulaatorit saab õõnsusse integreerida, saab seda kasutada ka kiire häälestatava optilise solitoni allikana.Lisaks on kiudlaseritel põhinevad häälestatavad kiudlaserid viimastel aastatel teinud märkimisväärseid edusamme.Võib eeldada, et optilise side valgusallikate häälestatavate laserite jõudlus paraneb veelgi ja turuosa suureneb järk-järgult, millel on väga eredad rakendusväljavaated.
Postitusaeg: 31. oktoober 2023