Այսօր մենք կներկայացնենք «մոնոխրոմատիկ» լազերային ծայրահեղ՝ նեղ գծի լայնությամբ լազեր: Դրա ի հայտ գալը լրացնում է լազերային բազմաթիվ կիրառական ոլորտների բացերը, և վերջին տարիներին լայնորեն օգտագործվում է գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերման, liDAR-ի, բաշխված զգայության, բարձր արագությամբ համահունչ օպտիկական հաղորդակցության և այլ ոլորտներում, ինչը «առաքելություն» է, որը չի կարող լինել։ ավարտված է միայն լազերային հզորության բարելավմամբ:
Ի՞նչ է նեղ գծի լայնությամբ լազերը:
«Գծի լայնություն» տերմինը վերաբերում է լազերի սպեկտրալ գծի լայնությանը հաճախականության տիրույթում, որը սովորաբար քանակականացվում է սպեկտրի կիսագագաթային ամբողջ լայնության (FWHM) առումով: Գծի լայնության վրա հիմնականում ազդում են գրգռված ատոմների կամ իոնների ինքնաբուխ ճառագայթումը, փուլային աղմուկը, ռեզոնատորի մեխանիկական թրթռումը, ջերմաստիճանի ցնցումը և այլ արտաքին գործոնները: Որքան փոքր է գծի լայնության արժեքը, այնքան բարձր է սպեկտրի մաքրությունը, այսինքն՝ այնքան լավ է լազերի մոնոխրոմատիկությունը։ Նման բնութագրերով լազերները սովորաբար ունենում են շատ քիչ փուլային կամ հաճախականության աղմուկ և շատ քիչ հարաբերական ինտենսիվության աղմուկ: Միևնույն ժամանակ, որքան փոքր է լազերի գծային լայնության արժեքը, այնքան ավելի ուժեղ է համապատասխան համակցվածությունը, որը դրսևորվում է որպես չափազանց երկար կոհերենցիայի երկարություն:
Նեղ գծի լայնությամբ լազերի իրականացում և կիրառում
Սահմանափակված լազերի աշխատանքային նյութի ներհատուկ շահույթի գծի լայնությամբ, գրեթե անհնար է ուղղակիորեն գիտակցել նեղ գծի լայնության լազերի ելքը՝ հենվելով հենց ավանդական օսլիլատորի վրա: Նեղ գծի լայնությամբ լազերի աշխատանքը իրականացնելու համար սովորաբար անհրաժեշտ է օգտագործել ֆիլտրեր, վանդակաճաղեր և այլ սարքեր՝ սահմանափակելու կամ ընտրելու երկայնական մոդուլը շահույթի սպեկտրում, ավելացնելու զուտ շահույթի տարբերությունը երկայնական ռեժիմների միջև, որպեսզի առկա լինի մի քանի կամ նույնիսկ միայն մեկ երկայնական ռեժիմի տատանումներ լազերային ռեզոնատորում: Այս գործընթացում հաճախ անհրաժեշտ է վերահսկել աղմուկի ազդեցությունը լազերային ելքի վրա և նվազագույնի հասցնել սպեկտրալ գծերի ընդլայնումը, որն առաջանում է արտաքին միջավայրի թրթռումների և ջերմաստիճանի փոփոխություններից. Միևնույն ժամանակ, այն կարող է զուգակցվել նաև փուլային կամ հաճախականության աղմուկի սպեկտրային խտության վերլուծության հետ՝ հասկանալու աղմուկի աղբյուրը և օպտիմալացնելու լազերի դիզայնը, որպեսզի հասնի նեղ գծի լայնության լազերի կայուն ելքի:
Եկեք նայենք մի քանի տարբեր կատեգորիաների լազերների նեղ գծի լայնությամբ գործողության իրականացմանը:
Կիսահաղորդչային լազերներն ունեն կոմպակտ չափի, բարձր արդյունավետության, երկար կյանքի և տնտեսական առավելությունների առավելությունները:
Fabry-Pero (FP) օպտիկական ռեզոնատոր, որն օգտագործվում է ավանդականկիսահաղորդչային լազերներընդհանուր առմամբ տատանվում է բազմաբնույթ երկայնական ռեժիմում, իսկ ելքային գծի լայնությունը համեմատաբար լայն է, ուստի անհրաժեշտ է մեծացնել օպտիկական հետադարձ կապը՝ նեղ գծի լայնության ելքը ստանալու համար:
Բաշխված հետադարձ կապը (DFB) և բաշխված Bragg արտացոլումը (DBR) երկու բնորոշ ներքին օպտիկական հետադարձ կիսահաղորդչային լազերներ են: Շնորհիվ փոքր վանդակաճաղի և ալիքի երկարության լավ ընտրողականության, հեշտ է հասնել կայուն մեկ հաճախականության նեղ գծի լայնության ելքի: Երկու կառույցների միջև հիմնական տարբերությունը ցանցի դիրքն է. DFB կառուցվածքը սովորաբար բաշխում է Bragg ցանցի պարբերական կառուցվածքը ռեզոնատորի վրա, իսկ DBR-ի ռեզոնատորը սովորաբար կազմված է արտացոլման ցանցի կառուցվածքից և շահույթի շրջանից՝ ինտեգրված: վերջի մակերեսը. Բացի այդ, DFB լազերներն օգտագործում են ներկառուցված վանդակաճաղեր՝ ցածր բեկման ինդեքսով կոնտրաստով և ցածր արտացոլմամբ: DBR լազերները օգտագործում են մակերեսային ցանցեր՝ բարձր բեկման ինդեքսով կոնտրաստով և բարձր արտացոլմամբ: Երկու կառույցներն էլ ունեն մեծ ազատ սպեկտրային տիրույթ և կարող են կատարել ալիքի երկարության թյունինգ առանց ռեժիմի ցատկման մի քանի նանոմետրի միջակայքում, որտեղ DBR լազերն ավելի լայն թյունինգ ունի, քանDFB լազեր. Բացի այդ, արտաքին խոռոչի օպտիկական հետադարձ կապի տեխնոլոգիան, որն օգտագործում է արտաքին օպտիկական տարրեր կիսահաղորդչային լազերային չիպի ելքային լույսի հետադարձ կապի և հաճախականության ընտրության համար, կարող է նաև իրականացնել կիսահաղորդչային լազերի նեղ գծի լայնության աշխատանքը:
(2) մանրաթելային լազերներ
Օպտիկամանրաթելային լազերներն ունեն բարձր պոմպի փոխակերպման արդյունավետություն, ճառագայթի լավ որակ և միացման բարձր արդյունավետություն, որոնք լազերային ոլորտում հետազոտական թեժ թեմաներն են: Տեղեկատվական դարաշրջանի համատեքստում մանրաթելային լազերները լավ համատեղելի են շուկայում գործող օպտիկամանրաթելային կապի համակարգերի հետ: Նեղ գծի լայնության, ցածր աղմուկի և լավ համակցվածության առավելություններով մեկ հաճախականությամբ մանրաթելային լազերը դարձել է դրա զարգացման կարևոր ուղղություններից մեկը:
Միայնակ երկայնական ռեժիմի շահագործումը մանրաթելային լազերի առանցքն է նեղ գծի լայնության ելքի հասնելու համար, սովորաբար, ըստ ռեզոնատորի կառուցվածքի, մեկ հաճախականությամբ մանրաթելային լազերը կարելի է բաժանել DFB տեսակի, DBR տեսակի և օղակի տեսակի: Դրանց թվում DFB և DBR միահաճախական մանրաթելային լազերների աշխատանքի սկզբունքը նման է DFB և DBR կիսահաղորդչային լազերների աշխատանքի սկզբունքին։
Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում, DFB մանրաթելային լազերը պետք է գրի բաշխված Bragg ցանցը մանրաթելի մեջ: Քանի որ թրթռիչի աշխատանքային ալիքի երկարությունը ազդում է մանրաթելային շրջանի վրա, երկայնական ռեժիմը կարող է ընտրվել ցանցի բաշխված հետադարձ կապի միջոցով: DBR լազերի լազերային ռեզոնատորը սովորաբար ձևավորվում է մի զույգ մանրաթելային Bragg ցանցերով, իսկ մեկ երկայնական ռեժիմը հիմնականում ընտրվում է նեղ շերտով և ցածր արտացոլող մանրաթելային Bragg ցանցերով: Այնուամենայնիվ, իր երկար ռեզոնատորի, բարդ կառուցվածքի և հաճախականության տարբերակման արդյունավետ մեխանիզմի բացակայության պատճառով օղակաձև խոռոչը հակված է ռեժիմի ցատկելուն, և դժվար է երկար ժամանակ կայուն աշխատել մշտական երկայնական ռեժիմում:
Նկար 1, Մեկ հաճախականության երկու բնորոշ գծային կառուցվածքմանրաթելային լազերներ
Հրապարակման ժամանակը՝ նոյ-27-2023