Өнөөдөр бид "монохроматик" лазерыг хэт нарийн шугамын өргөнтэй лазерыг нэвтрүүлэх болно.Энэ нь лазерын хэрэглээний олон талбар дахь цоорхойг нөхөж, сүүлийн жилүүдэд таталцлын долгион илрүүлэх, liDAR, тархсан мэдрэгч, өндөр хурдны когерент оптик холбоо болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгдэж байгаа нь "эрхэм зорилго" юм. зөвхөн лазерын хүчийг сайжруулах замаар л гүйцэтгэнэ.
Нарийн шугамын өргөн лазер гэж юу вэ?
"Шугамын өргөн" гэсэн нэр томъёо нь давтамжийн муж дахь лазерын спектрийн шугамын өргөнийг хэлдэг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн спектрийн хагас оргил бүрэн өргөнөөр (FWHM) хэмжигддэг.Шугамын өргөн нь өдөөгдсөн атом эсвэл ионуудын аяндаа цацраг туяа, фазын чимээ шуугиан, резонаторын механик чичиргээ, температурын чичиргээ болон бусад гадаад хүчин зүйлээс хамаардаг.Шугамын өргөний утга бага байх тусам спектрийн цэвэршилт өндөр, өөрөөр хэлбэл лазерын монохромат чанар сайн байх болно.Ийм шинж чанартай лазерууд нь ихэвчлэн фаз эсвэл давтамжийн дуу чимээ багатай, харьцангуй эрчмийн дуу чимээ маш бага байдаг.Үүний зэрэгцээ лазерын шугаман өргөний утга бага байх тусам харгалзах уялдаа холбоо нь илүү хүчтэй бөгөөд энэ нь хэт урт когерентийн уртаар илэрдэг.
Нарийн шугамын лазерыг хэрэгжүүлэх, хэрэглэх
Лазерын ажлын бодисын шугамын өргөнийг нэмэгдүүлэх замаар хязгаарлагддаг тул уламжлалт осциллятор дээр тулгуурлан нарийн шугамын өргөнтэй лазерын гаралтыг шууд хэрэгжүүлэх нь бараг боломжгүй юм.Нарийн шугамын өргөнтэй лазерын ажиллагааг хэрэгжүүлэхийн тулд ихэвчлэн шүүлтүүр, сараалж болон бусад төхөөрөмжүүдийг ашиглан олзны спектр дэх тууш модулийг хязгаарлах эсвэл сонгох, тууш горимуудын хоорондох цэвэр ашгийн зөрүүг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байдаг. лазер резонаторт цөөхөн эсвэл бүр зөвхөн нэг уртааш горимын хэлбэлзэл.Энэ процесст ихэвчлэн лазерын гаралтад үзүүлэх дуу чимээний нөлөөллийг хянах, гадаад орчны чичиргээ, температурын өөрчлөлтөөс үүдэлтэй спектрийн шугамын тэлэлтийг багасгах шаардлагатай байдаг;Үүний зэрэгцээ дуу чимээний эх үүсвэрийг ойлгох, лазерын дизайныг оновчтой болгохын тулд фаз эсвэл давтамжийн дуу чимээний спектрийн нягтын шинжилгээтэй хослуулж, нарийн шугамын өргөнтэй лазерын тогтвортой үр дүнд хүрэх боломжтой.
Хэд хэдэн төрлийн лазерын нарийхан шугамын үйл ажиллагааны хэрэгжилтийг харцгаая.
Хагас дамжуулагч лазер нь авсаархан хэмжээтэй, өндөр үр ашигтай, удаан эдэлгээтэй, эдийн засгийн үр ашигтай давуу талтай.
Fabry-Perot (FP) оптик резонаторыг уламжлалт байдлаар ашигладагхагас дамжуулагч лазерерөнхийдөө олон уртааш горимд хэлбэлздэг ба гаралтын шугамын өргөн харьцангуй өргөн байдаг тул нарийн шугамын өргөнтэй гаралтыг авахын тулд оптик эргэх холбоог нэмэгдүүлэх шаардлагатай.
Тархсан санал хүсэлт (DFB) болон Distributed Bragg тусгал (DBR) нь хоёр ердийн дотоод оптик санал хүсэлтийн хагас дамжуулагч лазер юм.Жижиг сараалжтай давирхай, сайн долгионы уртыг сонгох чадвараас шалтгаалан нэг давтамжийн нарийн шугамын өргөн гаралтыг тогтвортой байлгахад хялбар байдаг.Хоёр бүтцийн хоорондох гол ялгаа нь торны байрлал юм: DFB бүтэц нь ихэвчлэн Браггийн сараалжны үечилсэн бүтцийг резонатор даяар тараадаг бөгөөд DBR-ийн резонатор нь ихэвчлэн тусгалын сараалжтай бүтэц, олшруулах бүсээс бүрддэг. төгсгөлийн гадаргуу.Нэмж дурдахад DFB лазерууд нь хугарлын илтгэгч багатай, тусгал багатай суулгагдсан сараалжуудыг ашигладаг.DBR лазерууд нь хугарлын өндөр тодосгогч, өндөр тусгалтай гадаргуугийн сараалжуудыг ашигладаг.Энэ хоёр бүтэц хоёулаа том чөлөөт спектрийн хүрээтэй бөгөөд DBR лазер нь хэд хэдэн нанометрийн мужид үсрэлт хийхгүйгээр долгионы уртыг тааруулах чадвартай байдаг.DFB лазер.Нэмж дурдахад, хагас дамжуулагч лазерын чипээс гарч буй гэрлийг эргүүлж, давтамжийг сонгохын тулд гадаад оптик элементүүдийг ашигладаг гадаад хөндийн оптик санал хүсэлтийн технологи нь хагас дамжуулагч лазерын нарийн шугамын ажиллагааг хэрэгжүүлэх боломжтой.
(2) Шилэн лазер
Шилэн лазер нь насос хувиргах өндөр үр ашигтай, сайн цацрагийн чанар, холболтын өндөр үр ашигтай байдаг нь лазерын судалгааны халуун сэдэв юм.Мэдээллийн эрин үеийн нөхцөлд шилэн лазер нь зах зээл дээрх одоогийн оптик шилэн холбооны системтэй сайн нийцдэг.Нарийн шугамын өргөн, дуу чимээ багатай, сайн уялдаатай зэрэг давуу талтай нэг давтамжийн шилэн лазер нь түүний хөгжлийн чухал чиглэлүүдийн нэг болжээ.
Нэг уртааш горимын ажиллагаа нь нарийн шугамын өргөн гаралтад хүрэхийн тулд шилэн лазерын гол цөм бөгөөд ихэвчлэн нэг давтамжийн шилэн лазерын резонаторын бүтцийн дагуу DFB төрөл, DBR төрөл, цагираган төрөлд хуваагддаг.Тэдгээрийн дотроос DFB ба DBR нэг давтамжийн шилэн лазерын ажиллах зарчим нь DFB болон DBR хагас дамжуулагч лазертай төстэй юм.
Зураг 1-д үзүүлснээр DFB шилэн лазер нь тархсан Брагг сараалжыг шилэнд бичих явдал юм.Осцилляторын ажлын долгионы уртад шилэн үе нөлөөлдөг тул торны тархсан санал хүсэлтээр уртааш горимыг сонгож болно.DBR лазерын лазер резонаторыг ихэвчлэн хос шилэн Брагг сараалжаар бүрдүүлдэг ба нэг тууш горимыг голчлон нарийн зурвас, бага тусгалтай шилэн Брагг сараалжаар сонгодог.Гэсэн хэдий ч урт резонатор, нарийн төвөгтэй бүтэцтэй, үр дүнтэй давтамжийг ялгах механизмгүй тул цагираг хэлбэрийн хөндий нь горимд үсрэх хандлагатай байдаг бөгөөд урт хугацааны туршид байнгын уртын горимд тогтвортой ажиллахад хэцүү байдаг.
Зураг 1, Нэг давтамжийн хоёр ердийн шугаман бүтэцшилэн лазер
Шуудангийн цаг: 2023 оны 11-р сарын 27