Өнөөдөр бид хэт нарийн шугамын өргөнтэй лазерт "монохромат" лазерыг танилцуулах болно. Энэхүү лазерын гарч ирэлт нь лазерын олон хэрэглээний салбар дахь цоорхойг нөхөж байгаа бөгөөд сүүлийн жилүүдэд таталцлын долгион илрүүлэх, liDAR, тархсан мэдрэгч, өндөр хурдны когерент оптик холбоо болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгдэж байгаа бөгөөд энэ нь зөвхөн лазерын хүчийг сайжруулснаар биелүүлэх боломжгүй "даалгавар" юм.
Нарийн шугамын өргөнтэй лазер гэж юу вэ?
"Шугамын өргөн" гэсэн нэр томъёо нь давтамжийн домэйн дэх лазерын спектрийн шугамын өргөнийг хэлдэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн спектрийн хагас оргил бүрэн өргөний (FWHM) хэмжээгээр хэмждэг. Шугамын өргөнд голчлон өдөөгдсөн атом эсвэл ионуудын аяндаа цацраг туяа, фазын шуугиан, резонаторын механик чичиргээ, температурын чичиргээ болон бусад гадны хүчин зүйлс нөлөөлдөг. Шугамын өргөний утга бага байх тусам спектрийн цэвэр байдал өндөр, өөрөөр хэлбэл лазерын монохромат чанар сайжирна. Ийм шинж чанартай лазерууд нь ихэвчлэн маш бага фазын эсвэл давтамжийн шуугиантай, маш бага харьцангуй эрчимтэй шуугиантай байдаг. Үүний зэрэгцээ лазерын шугаман өргөний утга бага байх тусам харгалзах когерент чанар нь хүчтэй бөгөөд энэ нь маш урт когерент урт хэлбэрээр илэрдэг.
Нарийн шугамын өргөнтэй лазерыг хэрэгжүүлэх, хэрэглэх
Лазерын ажлын бодисын төрөлхийн олшруулалтын шугамын өргөний хязгаарлагдмал байдлаас шалтгаалан уламжлалт осцилляторт тулгуурлан нарийн шугамын өргөний лазерын гаралтыг шууд хэрэгжүүлэх бараг боломжгүй юм. Нарийн шугамын өргөний лазерын ажиллагааг хэрэгжүүлэхийн тулд олшруулалтын спектр дэх уртааш модулийг хязгаарлах эсвэл сонгох, уртааш горимуудын хоорондох цэвэр олшруулалтын зөрүүг нэмэгдүүлэхийн тулд шүүлтүүр, тор болон бусад төхөөрөмжийг ашиглах шаардлагатай байдаг бөгөөд ингэснээр лазерын резонаторт цөөн хэдэн эсвэл бүр ганцхан урташ горимын хэлбэлзэл байдаг. Энэ процесст лазерын гаралтад шуугианы нөлөөллийг хянах, гадаад орчны чичиргээ болон температурын өөрчлөлтөөс үүдэлтэй спектрийн шугамын тэлэлтийг багасгах шаардлагатай байдаг; Үүний зэрэгцээ, шуугианы эх үүсвэрийг ойлгож, лазерын дизайныг оновчтой болгохын тулд фазын эсвэл давтамжийн шуугианы спектрийн нягтралын шинжилгээтэй хослуулж, нарийн шугамын өргөний лазерын тогтвортой гаралтыг бий болгож болно.
Хэд хэдэн өөр ангиллын лазеруудын нарийн шугамын өргөний ажиллагааг хэрхэн хэрэгжүүлэхийг авч үзье.
Хагас дамжуулагч лазерууд нь авсаархан хэмжээ, өндөр үр ашиг, урт наслалт болон эдийн засгийн ашиг тустай давуу талуудтай.
Уламжлалт технологид хэрэглэгддэг Фабри-Перо (FP) оптик резонаторхагас дамжуулагч лазеруудерөнхийдөө олон уртрагийн горимд хэлбэлздэг бөгөөд гаралтын шугамын өргөн харьцангуй өргөн тул нарийн шугамын өргөний гаралтыг авахын тулд оптик хариу үйлдлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай.
Тархсан санал хүсэлт (DFB) болон Тархсан Брэггийн тусгал (DBR) нь хоёр ердийн дотоод оптик санал хүсэлтийн хагас дамжуулагч лазер юм. Жижиг торны алхам болон сайн долгионы уртын сонголттой тул тогтвортой нэг давтамжтай нарийн шугамын өргөний гаралтыг авахад хялбар байдаг. Хоёр бүтцийн хоорондох гол ялгаа нь торны байрлал юм: DFB бүтэц нь ихэвчлэн Брэггийн торны үечилсэн бүтцийг резонаторын дагуу тараадаг бөгөөд DBR-ийн резонатор нь ихэвчлэн тусгалын торны бүтэц болон төгсгөлийн гадаргууд нэгтгэсэн олшруулах бүсээс бүрдэнэ. Нэмж дурдахад, DFB лазерууд нь хугарлын индекс багатай контраст болон бага тусгалтай суулгагдсан тор ашигладаг. DBR лазерууд нь хугарлын индекс өндөр контраст болон өндөр тусгалтай гадаргуугийн тор ашигладаг. Хоёр бүтэц хоёулаа чөлөөт спектрийн өргөн хүрээтэй бөгөөд хэдэн нанометрийн хүрээнд горимын үсрэлтгүйгээр долгионы уртын тохируулгыг хийж чаддаг бөгөөд DBR лазер нь ...-ээс илүү өргөн тохируулгын хүрээтэй байдаг.DFB лазерҮүнээс гадна, хагас дамжуулагч лазерын чипийн гарч буй гэрлийг хариу үйлдэл үзүүлэх болон давтамжийг сонгохын тулд гадаад оптик элементүүдийг ашигладаг гадаад хөндийн оптик хариу үйлдлийн технологи нь хагас дамжуулагч лазерын нарийн шугамын өргөний ажиллагааг хэрэгжүүлэх боломжтой.
(2) Шилэн лазер
Шилэн лазерууд нь өндөр шахуургын хувиргалтын үр ашиг, сайн цацрагийн чанар, өндөр холболтын үр ашигтай бөгөөд эдгээр нь лазерын салбарын хамгийн халуун судалгааны сэдэв юм. Мэдээллийн эрин үеийн нөхцөлд шилэн лазерууд нь зах зээл дээрх одоогийн шилэн кабелийн холбооны системүүдтэй сайн нийцдэг. Нарийн шугамын өргөн, бага дуу чимээ, сайн уялдаа холбоо зэрэг давуу талуудтай нэг давтамжтай шилэн лазер нь түүний хөгжлийн чухал чиглэлүүдийн нэг болсон.
Нэг уртрагийн горимын ажиллагаа нь нарийн шугамын өргөн гаралтыг бий болгохын тулд шилэн лазерын гол цөм бөгөөд ихэвчлэн резонаторын бүтцийн дагуу нэг давтамжийн шилэн лазерыг DFB төрөл, DBR төрөл, цагираг төрөлд хувааж болно. Эдгээрийн дотор DFB болон DBR нэг давтамжийн шилэн лазерын ажиллах зарчим нь DFB болон DBR хагас дамжуулагч лазерын ажиллах зарчимтай төстэй юм.
Зураг 1-т үзүүлсэнчлэн, DFB шилэн лазер нь тархсан Брэгг торыг шилэн кабельд бичих зориулалттай. Осцилляторын ажиллах долгионы урт нь шилэн кабелийн үеээс хамаардаг тул торны тархсан хариу урвалаар уртааш горимыг сонгож болно. DBR лазерын лазер резонатор нь ихэвчлэн хос шилэн Брэгг тороор үүсдэг бөгөөд дан уртааш горимыг голчлон нарийн зурвастай, бага тусгалтай шилэн Брэгг тороор сонгодог. Гэсэн хэдий ч урт резонатор, нарийн төвөгтэй бүтэц, үр дүнтэй давтамжийг ялгах механизмгүй тул цагираг хэлбэртэй хөндий нь горим үсрэх хандлагатай байдаг бөгөөд тогтмол уртааш горимд удаан хугацаанд тогтвортой ажиллахад хэцүү байдаг.
Зураг 1, Нэг давтамжийн хоёр ердийн шугаман бүтэцшилэн лазер
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 11-р сарын 27