Նեղ գծի լայնությամբ լազերային տեխնոլոգիա, մաս երկրորդ

Նեղ գծի լայնությամբ լազերային տեխնոլոգիա, մաս երկրորդ

(3)Պինդ վիճակի լազեր

1960 թվականին աշխարհում առաջին ռուբինային լազերը պինդ վիճակում գտնվող լազեր էր, որը բնութագրվում էր բարձր ելքային էներգիայով և ավելի լայն ալիքի երկարության ծածկույթով: Պինդ վիճակում գտնվող լազերի եզակի տարածական կառուցվածքը այն ավելի ճկուն է դարձնում նեղ գծի լայնությամբ ելքային նախագծման հարցում: Ներկայումս կիրառվող հիմնական մեթոդներն են՝ կարճ խոռոչի մեթոդը, միակողմանի օղակաձև խոռոչի մեթոդը, խոռոչի ներսում ստանդարտ մեթոդը, պտտման ճոճանակի ռեժիմի խոռոչի մեթոդը, ծավալային Բրեգգի ցանցի մեթոդը և սերմերի ներարկման մեթոդը:

Նկար 7-ը ցույց է տալիս մի քանի տիպիկ միակողմանի ռեժիմային պինդ վիճակի լազերների կառուցվածքը։

Նկար 7(ա)-ն ցույց է տալիս խոռոչի ներսում գտնվող FP ստանդարտի վրա հիմնված միակ երկայնական ռեժիմի ընտրության աշխատանքային սկզբունքը, այսինքն՝ ստանդարտի նեղ գծի լայնությամբ փոխանցման սպեկտրն օգտագործվում է այլ երկայնական ռեժիմների կորուստը մեծացնելու համար, որպեսզի մյուս երկայնական ռեժիմները ֆիլտրվեն ռեժիմների մրցակցության գործընթացում՝ իրենց փոքր թափանցելիության շնորհիվ, որպեսզի ապահովվի միակ երկայնական ռեժիմի աշխատանք: Բացի այդ, ալիքի երկարության կարգավորման ելքային որոշակի միջակայք կարելի է ստանալ՝ կարգավորելով FP ստանդարտի անկյունը և ջերմաստիճանը և փոխելով երկայնական ռեժիմի միջակայքը: Նկար 7(բ)-ն և (գ)-ն ցույց են տալիս ոչ հարթ օղակաձև տատանիչի (NPRO) և պտտվող ճոճանակի ռեժիմի խոռոչի մեթոդը, որն օգտագործվում է միակ երկայնական ռեժիմի ելք ստանալու համար: Աշխատանքային սկզբունքն այն է, որ ճառագայթը տարածվի մեկ ուղղությամբ ռեզոնատորում, արդյունավետորեն վերացվի սովորական կանգնած ալիքի խոռոչում հակադարձ մասնիկների թվի անհավասար տարածական բաշխումը և այդպիսով խուսափվի տարածական անցքի այրման էֆեկտի ազդեցությունից՝ միակ երկայնական ռեժիմի ելք ստանալու համար: Բրեգգի զանգվածային ցանցի (VBG) ռեժիմի ընտրության սկզբունքը նման է նախկինում նշված կիսահաղորդչային և մանրաթելային նեղ գծի լայնությամբ լազերների սկզբունքին, այսինքն՝ VBG-ն որպես ֆիլտրի տարր օգտագործելով՝ հիմնվելով դրա լավ սպեկտրալ ընտրողականության և անկյունային ընտրողականության վրա, օսցիլյատորը տատանվում է որոշակի ալիքի երկարության կամ գոտու վրա՝ երկայնական ռեժիմի ընտրության դերը կատարելու համար, ինչպես ցույց է տրված նկար 7(դ)-ում:
Միևնույն ժամանակ, անհրաժեշտության դեպքում կարելի է համատեղել մի քանի երկայնական ռեժիմի ընտրության մեթոդներ՝ երկայնական ռեժիմի ընտրության ճշգրտությունը բարելավելու, գծի լայնությունը էլ ավելի նեղացնելու կամ ռեժիմի մրցակցության ինտենսիվությունը մեծացնելու համար՝ ներդնելով ոչ գծային հաճախականության փոխակերպում և այլ միջոցներ, և նեղ գծի լայնությամբ աշխատելիս լազերի ելքային ալիքի երկարությունը ընդլայնելու համար, ինչը դժվար է անել։կիսահաղորդչային լազերևմանրաթելային լազերներ.

(4) Բրիլլուեն լազեր

Բրիլլուին լազերը հիմնված է խթանված Բրիլլուինի ցրման (SBS) էֆեկտի վրա՝ ցածր աղմուկով, նեղ գծի լայնությամբ ելքային տեխնոլոգիա ստանալու համար, որի սկզբունքը ֆոտոնի և ներքին ակուստիկ դաշտի փոխազդեցության միջոցով Ստոքսի ֆոտոնների որոշակի հաճախականության տեղաշարժ առաջացնելն է և անընդհատ ուժեղացվում է ուժեղացման թողունակության սահմաններում։

Նկար 8-ը ցույց է տալիս SBS փոխակերպման մակարդակի դիագրամը և Բրիլլուեն լազերի հիմնական կառուցվածքը։

Ակուստիկ դաշտի ցածր տատանումների հաճախականության պատճառով, նյութի Բրիլլուինի հաճախականության շեղումը սովորաբար կազմում է ընդամենը 0.1-2 սմ-1, ուստի 1064 նմ լազերի դեպքում որպես պոմպային լույս, առաջացած Սթոքսի ալիքի երկարությունը հաճախ կազմում է ընդամենը մոտ 1064.01 նմ, բայց սա նաև նշանակում է, որ դրա քվանտային փոխակերպման արդյունավետությունը չափազանց բարձր է (տեսականորեն մինչև 99.99%): Բացի այդ, քանի որ միջավայրի Բրիլլուինի ուժեղացման գծի լայնությունը սովորաբար ընդամենը ՄՀց-Գհց կարգի է (որոշ պինդ միջավայրի Բրիլլուինի ուժեղացման գծի լայնությունը ընդամենը մոտ 10 ՄՀց է), այն շատ ավելի փոքր է, քան լազերային աշխատանքային նյութի գծի լայնությունը՝ մոտ 100 ԳՀց կարգի, ուստի Բրիլլուին լազերով գրգռված Սթոքսի լազերը կարող է ցույց տալ սպեկտրի նեղացման ակնհայտ երևույթ խոռոչում բազմակի ուժեղացումից հետո, և դրա ելքային գծի լայնությունը մի քանի կարգի մեծությամբ նեղ է պոմպային գծի լայնությունից: Ներկայումս Բրիլլուեն լազերը դարձել է ֆոտոնիկայի ոլորտում հետազոտական ​​կենտրոն, և եղել են բազմաթիվ հաղորդագրություններ չափազանց նեղ գծի լայնության ելքի Հց և ենթաՀց հաճախականությունների վերաբերյալ։

Վերջին տարիներին ոլորտում ի հայտ են եկել Բրիլլուենի սարքեր՝ ալիքատար կառուցվածքով։միկրոալիքային ֆոտոնիկա, և արագ զարգանում են մանրանկարչության, բարձր ինտեգրման և ավելի բարձր լուծաչափի ուղղությամբ: Բացի այդ, վերջին երկու տարիների ընթացքում մարդկանց տեսադաշտում է հայտնվել նաև տիեզերքում աշխատող Brillouin լազերը, որը հիմնված է նոր բյուրեղային նյութերի, ինչպիսին է ադամանդը, վրա, որի նորարարական առաջընթացը ալիքատար կառուցվածքի հզորության և կասկադային SBS խցանման մեջ, Brillouin լազերի հզորությունը մինչև 10 Վտ մեծություն է, հիմք դնելով դրա կիրառման ընդլայնմանը:
Ընդհանուր խաչմերուկ
Առաջադեմ գիտելիքների շարունակական ուսումնասիրության շնորհիվ, նեղ գծի լայնությամբ լազերները դարձել են գիտական ​​հետազոտությունների անփոխարինելի գործիք՝ իրենց գերազանց կատարողականությամբ, ինչպիսին է LIGO լազերային ինտերֆերոմետրը՝ գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերման համար, որն օգտագործում է միահաճախականության նեղ գծի լայնությամբ լազեր։լազեր1064 նմ ալիքի երկարությամբ որպես սկզբնական աղբյուր, իսկ սկզբնական լույսի գծի լայնությունը 5 կՀց-ի սահմաններում է: Բացի այդ, ալիքի երկարության կարգավորման հնարավորությամբ և ռեժիմի ցատկի բացակայության դեպքում նեղ լայնությամբ լազերները նույնպես մեծ կիրառման ներուժ ունեն, հատկապես կոհերենտ հաղորդակցություններում, որոնք կարող են կատարելապես բավարարել ալիքի երկարության (կամ հաճախականության) կարգավորման ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսավորման (WDM) կամ հաճախականության բաժանման մուլտիպլեքսավորման (FDM) կարիքները և ակնկալվում է, որ կդառնան բջջային կապի տեխնոլոգիայի հաջորդ սերնդի հիմնական սարքը:
Ապագայում լազերային նյութերի և մշակման տեխնոլոգիաների նորարարությունը կնպաստի լազերային գծի լայնության սեղմմանը, հաճախականության կայունության բարելավմանը, ալիքի երկարության միջակայքի ընդլայնմանը և հզորության բարելավմանը՝ հարթելով ճանապարհը անհայտ աշխարհի մարդկային ուսումնասիրության համար։