Այսօր մենք կներկայացնենք «մոնոքրոմատիկ» լազեր՝ նեղ գծի լայնությամբ լազեր։ Դրա ի հայտ գալը լրացնում է լազերի բազմաթիվ կիրառման ոլորտներում առկա բացերը, և վերջին տարիներին այն լայնորեն կիրառվում է գրավիտացիոն ալիքների դետեկտորում, liDAR-ում, բաշխված զգայունակության, բարձր արագության կոհերենտ օպտիկական կապի և այլ ոլորտներում, ինչը «առաքելություն» է, որը չի կարող իրականացվել միայն լազերի 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 կիսագագաթնակետային լրիվ լայնությամբ (FWHM): Գծի լայնությունը հիմնականում ազդում է գրգռված ատոմների կամ իոնների ինքնաբուխ ճառագայթման, փուլային աղմուկի, ռեզոնատորի մեխանիկական տատանումների, ջերմաստիճանի տատանումների և այլ արտաքին գործոնների վրա: Որքան փոքր է գծի լայնության արժեքը, այնքան բարձր է սպեկտրի մաքրությունը, այսինքն՝ այնքան ավելի լավ է լազերի մոնոքրոմատիկությունը: Նման բնութագրերով լազերները սովորաբար ունեն շատ քիչ փուլային կամ հաճախականային աղմուկ և շատ քիչ հարաբերական ինտենսիվության աղմուկ: Միևնույն ժամանակ, որքան փոքր է լազերի գծային լայնության արժեքը, այնքան ուժեղ է համապատասխան կոհերենտությունը, որը դրսևորվում է որպես չափազանց երկար կոհերենտության երկարություն:
Նեղ գծի լայնությամբ լազերի իրականացում և կիրառում
Լազերի աշխատանքային նյութի ներքին գծային լայնության ուժեղացմամբ սահմանափակված՝ գրեթե անհնար է ուղղակիորեն իրականացնել նեղ գծային լայնության լազերի ելքը՝ հենվելով ավանդական օսցիլյատորի վրա։ Նեղ գծային լայնության լազերի աշխատանքն իրականացնելու համար սովորաբար անհրաժեշտ է օգտագործել ֆիլտրեր, ցանցեր և այլ սարքեր՝ ուժեղացման սպեկտրի երկայնական մոդուլը սահմանափակելու կամ ընտրելու, երկայնական ռեժիմների միջև զուտ ուժեղացման տարբերությունը մեծացնելու համար, որպեսզի լազերային ռեզոնատորում լինի մի քանի կամ նույնիսկ միայն մեկ երկայնական ռեժիմի տատանում։ Այս գործընթացում հաճախ անհրաժեշտ է վերահսկել աղմուկի ազդեցությունը լազերի ելքի վրա և նվազագույնի հասցնել արտաքին միջավայրի տատանումների և ջերմաստիճանի փոփոխությունների պատճառով սպեկտրալ գծերի լայնացումը։ Միևնույն ժամանակ, այն կարող է նաև համակցվել փուլային կամ հաճախականության աղմուկի սպեկտրալ խտության վերլուծության հետ՝ աղմուկի աղբյուրը հասկանալու և լազերի նախագծումը օպտիմալացնելու համար՝ նեղ գծային լայնության լազերի կայուն ելքին հասնելու համար։
Եկեք դիտարկենք լազերների մի քանի տարբեր կատեգորիաների նեղ գծի լայնությամբ շահագործման իրականացումը։
Կիսահաղորդչային լազերներն ունեն կոմպակտ չափսերի, բարձր արդյունավետության, երկար ծառայության ժամկետի և տնտեսական առավելությունների առավելություններ։
Ֆաբրի-Պերոյի (FP) օպտիկական ռեզոնատորը, որն օգտագործվում է ավանդականկիսահաղորդչային լազերներսովորաբար տատանվում է բազմաերկայնական ռեժիմով, և ելքային գծի լայնությունը համեմատաբար լայն է, ուստի անհրաժեշտ է մեծացնել օպտիկական հետադարձ կապը՝ նեղ գծի լայնության արդյունք ստանալու համար։
Բաշխված հետադարձ կապը (DFB) և Բաշխված Բրեգգի անդրադարձումը (DBR) երկու տիպիկ ներքին օպտիկական հետադարձ կապի կիսահաղորդչային լազերներ են։ Ցանցի փոքր քայլի և ալիքի երկարության լավ ընտրողականության շնորհիվ հեշտ է հասնել կայուն միահաճախականության նեղ գծի լայնությամբ ելքի։ Երկու կառուցվածքների միջև հիմնական տարբերությունը ցանցի դիրքն է. DFB կառուցվածքը սովորաբար բաշխում է Բրեգգի ցանցի պարբերական կառուցվածքը ամբողջ ռեզոնատորով մեկ, իսկ DBR-ի ռեզոնատորը սովորաբար կազմված է անդրադարձման ցանցի կառուցվածքից և ուժեղացման շրջանից, որը ինտեգրված է վերջնական մակերեսին։ Բացի այդ, DFB լազերները օգտագործում են ներդրված ցանցեր՝ ցածր բեկման ցուցիչի կոնտրաստով և ցածր անդրադարձունակությամբ։ DBR լազերները օգտագործում են մակերևութային ցանցեր՝ բարձր բեկման ցուցիչի կոնտրաստով և բարձր անդրադարձունակությամբ։ Երկու կառուցվածքներն էլ ունեն մեծ ազատ սպեկտրալ տիրույթ և կարող են կատարել ալիքի երկարության կարգավորում առանց ռեժիմի ցատկի մի քանի նանոմետրերի տիրույթում, որտեղ DBR լազերն ունի ավելի լայն կարգավորման տիրույթ, քան...DFB լազերԲացի այդ, կիսահաղորդչային լազերի նեղ գծի լայնությամբ գործողությունը կարող է իրականացվել նաև արտաքին խոռոչի օպտիկական հետադարձ կապի տեխնոլոգիայի միջոցով, որն օգտագործում է արտաքին օպտիկական տարրեր՝ կիսահաղորդչային լազերային չիպի ելքային լույսը հետադարձ կապելու և հաճախականությունը ընտրելու համար։
(2) մանրաթելային լազերներ
Մանրաթելային լազերները ունեն բարձր պոմպային փոխակերպման արդյունավետություն, լավ ճառագայթի որակ և բարձր միացման արդյունավետություն, որոնք լազերային ոլորտի թեժ հետազոտական թեմաներ են: Տեղեկատվական դարաշրջանի համատեքստում մանրաթելային լազերները լավ համատեղելիություն ունեն շուկայում առկա օպտիկական մանրաթելային կապի համակարգերի հետ: Միահաճախական մանրաթելային լազերը, որն ունի նեղ գծի լայնության, ցածր աղմուկի և լավ կոհերենտության առավելություններ, դարձել է դրա զարգացման կարևոր ուղղություններից մեկը:
Միահաճախական մանրաթելային լազերի միջուկը նեղ գծի լայնությամբ ելքային ազդանշան ստանալու համար միահաճախական ռեժիմի աշխատանքն է, որը սովորաբար ռեզոնատորի կառուցվածքի համաձայն կարելի է բաժանել DFB տիպի, DBR տիպի և օղակաձև տիպի։ Դրանցից DFB և DBR միահաճախական մանրաթելային լազերների աշխատանքային սկզբունքը նման է DFB և DBR կիսահաղորդչային լազերների աշխատանքային սկզբունքին։
Ինչպես ցույց է տրված նկար 1-ում, DFB մանրաթելային լազերը նախատեսված է բաշխված Բրեգգի ցանցը մանրաթելի մեջ գրելու համար: Քանի որ օսցիլյատորի աշխատանքային ալիքի երկարությունը կախված է մանրաթելի պարբերությունից, երկայնական ռեժիմը կարող է ընտրվել ցանցի բաշխված հետադարձ կապի միջոցով: DBR լազերի լազերային ռեզոնատորը սովորաբար կազմված է մանրաթելային Բրեգգի ցանցերի զույգից, իսկ մեկ երկայնական ռեժիմը հիմնականում ընտրվում է նեղաշերտ և ցածր անդրադարձունակությամբ մանրաթելային Բրեգգի ցանցերից: Սակայն, երկար ռեզոնատորի, բարդ կառուցվածքի և արդյունավետ հաճախականության տարբերակման մեխանիզմի բացակայության պատճառով, օղակաձև խոռոչը հակված է ռեժիմի թռիչքների, և դժվար է երկար ժամանակ կայուն աշխատել հաստատուն երկայնական ռեժիմում:
Նկար 1, Միահաճախականության երկու տիպիկ գծային կառուցվածքներմանրաթելային լազերներ
Հրապարակման ժամանակը. Նոյեմբերի 27-2023