Kitsa joonlaiusega lasertehnoloogia, teine osa
(3)Tahkislaser
1960. aastal ilmus maailma esimene rubiinlaser tahkislaser, mida iseloomustas suur väljundenergia ja laiem lainepikkuste ulatus. Tahkislaseri ainulaadne ruumiline struktuur muudab selle kitsa joonelaiuse väljundi kujundamisel paindlikumaks. Praegu on peamised rakendatavad meetodid lühikese õõnsuse meetod, ühesuunalise rõngaõõnsuse meetod, õõnsusesisese standardmeetod, torsioonpendli režiimi õõnsuse meetod, mahulise Braggi võre meetod ja seemnesissepritse meetod.
Joonis 7 näitab mitme tüüpilise ühe pikisuunalise moodiga tahkislaserite struktuuri.
Joonis 7(a) näitab õõnsusesisese FP-standardi põhjal ühe pikisuunalise laineliigi valiku tööpõhimõtet, see tähendab, et standardi kitsa joonelaiuse läbilaskvusspektrit kasutatakse teiste pikisuunaliste laineliikide kadude suurendamiseks, nii et teised pikisuunalised laineliigid filtreeritakse laineliigi konkureerimisprotsessis nende väikese läbilaskvuse tõttu välja, et saavutada ühe pikisuunalise laineliigi töö. Lisaks saab FP-standardi nurga ja temperatuuri juhtimise ning pikisuunalise laineliigi intervalli muutmise abil saada teatud lainepikkuse häälestamise väljundi vahemiku. Joonised 7(b) ja (c) näitavad mittetasapinnalist rõngasostsillaatorit (NPRO) ja väändpendeli laineliigi õõnsusmeetodit, mida kasutatakse ühe pikisuunalise laineliigi väljundi saamiseks. Tööpõhimõte on panna kiir levima resonaatoris ühes suunas, kõrvaldada tõhusalt vastupidiste osakeste arvu ebaühtlane ruumiline jaotus tavalises seisulaine õõnsuses ja seega vältida ruumilise augu põletamise efekti mõju, et saavutada ühe pikisuunalise laineliigi väljund. Braggi võre (VBG) moodi valiku põhimõte sarnaneb varem mainitud pooljuht- ja kiudkiudlaserite kitsa joonelaiusega laseritega, st kasutades VBG-d filtrielemendina, mis põhineb selle heal spektraalsel selektiivsusel ja nurga selektiivsusel, võngub ostsillaator kindlal lainepikkusel või ribal, et saavutada pikisuunalise moodi valiku roll, nagu on näidatud joonisel 7(d).
Samal ajal saab vastavalt vajadusele kombineerida mitut pikisuunalise režiimi valiku meetodit, et parandada pikisuunalise režiimi valiku täpsust, veelgi kitsendada joone laiust või suurendada režiimi konkurentsi intensiivsust mittelineaarse sagedusmuunduse ja muude vahendite abil ning laiendada laseri väljundlainepikkust kitsa joone laiusega töötades, mida on keeruline teha.pooljuhtlaserjakiudlaserid.
(4) Brillouini laser
Brillouini laser põhineb stimuleeritud Brillouini hajumise (SBS) efektil, et saavutada madala müratasemega ja kitsa joonelaiusega väljundtehnoloogia. Selle põhimõte on footoni ja sisemise akustilise välja interaktsiooni kaudu tekitada Stokesi footonite teatud sagedusnihe ning seda võimendatakse pidevalt võimendusribalaiuse piires.
Joonis 8 näitab SBS-muundamise tasemediagrammi ja Brillouini laseri põhistruktuuri.
Akustilise välja madala vibratsioonisageduse tõttu on materjali Brillouini sagedusnihe tavaliselt vaid 0,1–2 cm⁻¹, seega 1064 nm laseri kui pumbavalguse korral on tekitatud Stokesi lainepikkus sageli vaid umbes 1064,01 nm, kuid see tähendab ka seda, et selle kvantmuundamise efektiivsus on äärmiselt kõrge (teoreetiliselt kuni 99,99%). Lisaks, kuna keskkonna Brillouini võimendusjoone laius on tavaliselt vaid suurusjärgus MHz-ghz (mõne tahke keskkonna Brillouini võimendusjoone laius on vaid umbes 10 MHz), on see palju väiksem kui laseri tööaine võimendusjoone laius suurusjärgus 100 GHz, seega võib Brillouini laseriga ergastatud Stokesi laseril pärast mitmekordset võimendamist õõnsuses ilmneda spektri kitsenemise nähtus ning selle väljundjoone laius on mitu suurusjärku kitsam kui pumba joone laius. Praegu on Brillouini laserist saanud fotoonika valdkonna uurimiskeskus ning on olnud palju aruandeid äärmiselt kitsa joonelaiuse väljundi Hz ja subHz järjestuses.
Viimastel aastatel on tehnoloogia valdkonnas ilmunud lainejuhistruktuuriga Brillouini seadmed.mikrolaine-footoonikaning arenevad kiiresti miniaturiseerimise, kõrge integreerituse ja kõrgema eraldusvõime suunas. Lisaks on viimase kahe aasta jooksul inimeste nägemisse jõudnud ka uutel kristallmaterjalidel, näiteks teemandil, põhinev kosmoses töötav Brillouini laser, mille uuenduslik läbimurre lainejuhtstruktuuri võimsuses ja kaskaad-SBS-i pudelikaelas suurendas Brillouini laseri võimsust 10 W-ni, pannes aluse selle rakenduste laiendamiseks.
Üldine ristmik
Tänu tipptasemel teadmiste pidevale uurimisele on kitsa joonlaiusega laseritest saanud tänu oma suurepärasele jõudlusele teadusuuringutes asendamatu tööriist, näiteks gravitatsioonilainete tuvastamiseks mõeldud laserinterferomeeter LIGO, mis kasutab ühesageduslikku kitsa joonlaiusega laserit.laserlainepikkusega 1064 nm seemneallikana ja seemnevalguse joone laius on 5 kHz piires. Lisaks näitavad kitsa laiusega laserid, millel on lainepikkuse häälestamine ja moodihüpe puudumine, samuti suurt rakenduspotentsiaali, eriti koherentses sides, mis suudab ideaalselt rahuldada lainepikkuse jaotamise multipleksimise (WDM) või sagedusjaotuse multipleksimise (FDM) vajadusi lainepikkuse (või sageduse) häälestamise osas ning eeldatavasti saab neist järgmise põlvkonna mobiilsidetehnoloogia põhiseade.
Tulevikus soodustab lasermaterjalide ja töötlemistehnoloogia innovatsioon veelgi laserkiire laiuse kokkusurumist, sagedusstabiilsuse parandamist, lainepikkuste vahemiku laiendamist ja võimsuse suurendamist, sillutades teed tundmatu maailma uurimisele inimeste poolt.
Postituse aeg: 29. november 2023