Kitsa joonelaiusega lasertehnoloogia Teine osa

Kitsa joonelaiusega lasertehnoloogia Teine osa

(3)Tahkislaser

1960. aastal oli maailma esimene rubiinlaser tahkislaser, mida iseloomustas kõrge väljundenergia ja laiem lainepikkuse katvus. Tahkislaseri ainulaadne ruumiline struktuur muudab selle kitsa joonelaiusega väljundi kujundamisel paindlikumaks. Praegu on peamised rakendatavad meetodid lühikese õõnsuse meetod, ühesuunaline rõngasõõne meetod, õõnsusesisese standardmeetod, torsioonpendli režiimi õõnsuse meetod, maht-Braggi resti meetod ja seemnete süstimise meetod.

Joonisel 7 on näidatud mitme tüüpilise ühe pikisuunalise režiimiga pooljuhtlaseri struktuur.

Joonisel 7(a) on näidatud ühe pikisuunalise režiimi valiku tööpõhimõte, mis põhineb õõnsusesisesel FP standardil, see tähendab, et standardi kitsa joonelaiusega ülekandespektrit kasutatakse muude pikisuunaliste režiimide kadude suurendamiseks, nii et teised pikisuunalised režiimid filtreeritakse režiimikonkurentsiprotsessis nende väikese läbilaskvuse tõttu välja, et saavutada ühe pikisuunalise režiimi töö. Lisaks saab FP standardi nurga ja temperatuuri reguleerimise ning pikisuunalise režiimi intervalli muutmise abil saada teatud lainepikkuse häälestusväljundi. joonisel fig. 7(b) ja (c) näitavad mittetasapinnalist ringostsillaatorit (NPRO) ja väändependli režiimi õõnsuse meetodit, mida kasutatakse ühe pikisuunalise režiimi väljundi saamiseks. Tööpõhimõte on panna kiir levima resonaatoris ühes suunas, tõhusalt kõrvaldada ümberpööratud osakeste arvu ebaühtlane ruumiline jaotus tavalises seisulaine õõnsuses ja seega vältida ruumilise augu põletamise mõju, et saavutada ühe pikisuunalise režiimi väljund. Bulk Braggi võre (VBG) režiimi valimise põhimõte sarnaneb varem mainitud pooljuht- ja kiudude kitsa joonelaiusega laserite omaga, st kasutades VBG-d filtrielemendina, tuginedes selle heale spektraalsele selektiivsusele ja nurga selektiivsusele, ostsillaator. võngub teatud lainepikkusel või ribal, et saavutada pikisuunalise režiimi valiku roll, nagu on näidatud joonisel 7(d).
Samal ajal saab mitut pikisuunalise režiimi valimise meetodit kombineerida vastavalt vajadusele, et parandada pikisuunalise režiimi valimise täpsust, veelgi kitsendada joonelaiust või suurendada režiimi konkurentsi intensiivsust mittelineaarse sageduste teisenduse ja muude vahendite abil ning laiendada väljundi lainepikkust. laseriga töötades kitsas joonelaiuses, mida on raske tehapooljuhtlaserjakiudlaserid.

(4) Brillouini laser

Brillouini laser põhineb stimuleeritud Brillouini hajumise (SBS) efektil, et saada madala mürataseme ja kitsa joonelaiusega väljundtehnoloogiat, selle põhimõte on footoni ja sisemise akustilise välja interaktsiooni kaudu tekitada Stokesi footonite teatud sagedusnihe ning seda võimendatakse pidevalt ribalaiust suurendada.

Joonisel 8 on kujutatud SBS konversiooni taseme diagramm ja Brillouini laseri põhistruktuur.

Akustilise välja madala vibratsioonisageduse tõttu on materjali Brillouini sageduse nihe tavaliselt vaid 0,1-2 cm-1, seega pumbavalgusena 1064 nm laseriga tekib Stokesi lainepikkus sageli vaid umbes 1064,01 nm, kuid see tähendab ka seda, et selle kvantkonversiooni efektiivsus on ülikõrge (teoreetiliselt kuni 99,99%). Lisaks, kuna kandja Brillouini võimenduse joonelaius on tavaliselt ainult MHZ-ghz suurusjärgus (mõne tahke kandja Brillouini võimenduse joonelaius on vaid umbes 10 MHz), on see palju väiksem kui laseri tööaine võimendusjoone laius. suurusjärgus 100 GHz, nii et Brillouini laseris ergastatud Stokes võib pärast õõnsuses mitmekordset võimendamist näidata ilmset spektri ahenemise nähtust ja selle väljundliini laius on mitu suurusjärku kitsam kui pumba liini laius. Praegu on Brillouini laserist saanud fotoonikavaldkonna uurimistöö koht ning väga kitsa joonelaiusega väljundi Hz ja alamHz järjestuse kohta on palju teateid.

Viimastel aastatel on valdkonnas ilmunud lainejuhistruktuuriga Brillouini seadmedmikrolaine fotoonikaja arenevad kiiresti miniaturiseerimise, kõrge integratsiooni ja kõrgema eraldusvõime suunas. Lisaks on viimase kahe aasta jooksul inimeste nägemusse jõudnud ka kosmoses töötav Brillouini laser, mis põhineb uutel kristallmaterjalidel nagu teemant, selle uuenduslik läbimurre lainejuhistruktuuri võimsuses ja SBS-i kaskaadi kitsaskohas, Brillouini laseri võimsuses. kuni 10 W, pannes aluse selle rakenduse laiendamisele.
Üldine ristmik
Tänu tipptasemel teadmiste pidevale uurimisele on kitsa joonelaiusega laseritest saanud oma suurepärase jõudlusega teadusuuringutes asendamatu tööriist, näiteks gravitatsioonilainete tuvastamiseks mõeldud laserinterferomeeter LIGO, mis kasutab ühe sagedusega kitsast joonelaiust.laserseemneallikana lainepikkusega 1064 nm ja seemnevalguse joonelaius on 5 kHz piires. Lisaks näitavad lainepikkuse häälestatava ja ilma režiimihüppeta kitsalaiusega laserid ka suurt rakenduspotentsiaali, eriti koherentses sides, mis suudab lainepikkuse (või sageduse) osas suurepäraselt rahuldada lainepikkusjaotusega multipleksimise (WDM) või sagedusjaotusega multipleksimise (FDM) vajadusi. ) häälestatavus ja sellest peaks saama mobiilsidetehnoloogia järgmise põlvkonna põhiseade.
Tulevikus soodustab lasermaterjalide ja töötlemistehnoloogia innovatsioon veelgi laseri joonelaiuse tihendamist, sageduse stabiilsuse parandamist, lainepikkuse vahemiku laiendamist ja võimsuse suurendamist, sillutades teed inimeste jaoks tundmatu maailma avastamiseks.