Smal LineWidth Laser Technology Part Two
1960 var världens första Ruby-laser en solid-state laser, kännetecknad av en hög utgångsenergi och en bredare våglängdstäckning. Den unika rumsliga strukturen för fast tillståndslaser gör den mer flexibel i utformningen av smal linjebredd. För närvarande inkluderar de huvudsakliga metoderna som implementeras kort kavitetsmetod, enkelriktad ringhålrumsmetod, intrakavitetsstandardmetod, torsionspendelläge kavitetsmetod, volym Bragg gittermetod och fröinjektionsmetod.
Figur 7 visar strukturen för flera typiska en-longitudinella lägen för fast tillstånd.
Figur 7 (a) visar arbetsprincipen för val av longitudinalt läge baserat på FP-standarden i cavity, det vill säga den smala linjebreddöverföringspektrumet för standarden används för att öka förlusten av andra longitudinella lägen, så att andra longitudinella lägen filtreras i läget konkurrensprocess på grund av deras lilla transmittans, så att man uppnår enstaka longitudination. Dessutom kan ett visst intervall av våglängdsinställningsutgång erhållas genom att styra vinkeln och temperaturen för FP -standarden och ändra longitudinallägeintervallet. FIKON. 7 (b) och (c) visar den icke-plana ringscillatorn (NPRO) och den vridande pendelläget kavitetsmetod som används för att erhålla en enda longitudinell läge. Arbetsprincipen är att göra strålen propagera i en enda riktning i resonatorn, effektivt eliminera den ojämna rumsliga fördelningen av antalet omvända partiklar i det vanliga stående våghålan och därmed undvika påverkan av det rumsliga hålförbränningseffekten för att uppnå en enda longitudinell läge. Principen om val av bulk Bragg Griting (VBG) liknar det för halvledar- och fibern smala linjebreddslasrar som nämnts tidigare, det vill säga genom att använda VBG som ett filterelement, baserat på dess goda spektralval och vinkelval, Oscillator Oscillates vid en specifik våglängd eller band för att uppnå den långa läget, som det visas i figur 7 (D).
At the same time, several longitudinal mode selection methods can be combined according to needs to improve the longitudinal mode selection accuracy, further narrow the linewidth, or increase the mode competition intensity by introducing nonlinear frequency transformation and other means, and expand the output wavelength of the laser while operating in a narrow linewidth, which is difficult to do forhalvledarlaserochfiberlasrar.
(4) Brillouin Laser
Brillouin -laser är baserad på stimulerad Brillouin -spridning (SBS) -effekt för att erhålla lågt brus, smal linjebreddutgångsteknik, dess princip är genom fotonen och den interna akustiska fältinteraktionen för att producera en viss frekvensförskjutning av Stokes -fotoner och förstärks kontinuerligt inom förstärkningsbandbredden.
Figur 8 visar nivådiagrammet för SBS -omvandling och den grundläggande strukturen för Brillouin -lasern.
På grund av den låga vibrationsfrekvensen för det akustiska fältet är materialets briljörfrekvensförskjutning vanligtvis endast 0,1-2 cm-1, så med 1064 nm laser som pumpljuset är stokes våglängden genererad ofta bara cirka 1064,01 nm, men detta betyder också att dess kvantomvandlingseffektivitet är extremt hög (upp till 9999% i teori). In addition, because the Brillouin gain linewidth of the medium is usually only of the order of MHZ-ghz (the Brillouin gain linewidth of some solid media is only about 10 MHz), it is far less than the gain linewidth of the laser working substance of the order of 100 GHz, so, The Stokes excited in Brillouin laser can show obvious spectrum narrowing phenomenon after multiple amplification in the cavity, and its output line Bredd är flera storleksordningar smalare än pumplinjens bredd. För närvarande har Brillouin Laser blivit en forskningshotspot inom fotonikfältet, och det har varit många rapporter om HZ- och sub-Hz-ordningen med extremt smal linjebredd.
Under de senaste åren har Brillouin -enheter med vågledarstruktur dykt upp inom områdetmikrovågsfotonikoch utvecklas snabbt i riktning mot miniatyrisering, hög integration och högre upplösning. Dessutom har den rymdkörande Brillouin-lasern baserad på nya kristallmaterial som Diamond också gått in i människors vision under de senaste två åren, dess innovativa genombrott i kraften i vågledarstrukturen och kaskadens SBS-flaskhals, kraften hos Brillouin-laser till 10 W-storlek, och lägger grunden för att utöka sin tillämpning.
Allmän korsning
Med den kontinuerliga utforskningen av banbrytande kunskap har smala linjebreddslasrar blivit ett oumbärligt verktyg i vetenskaplig forskning med deras utmärkta prestanda, till exempel laserinterferometern Ligo för gravitationsvågdetektering, som använder en enstaka frekvens smal linjebreddlasermed en våglängd på 1064 nm som frökälla, och fröljusets linje är inom 5 kHz. Dessutom visar smala breddslasrar med våglängd inställbar och inget läge hopp också stor tillämpningspotential, särskilt i sammanhängande kommunikation, som perfekt kan tillgodose behoven hos våglängdsdelning multiplexering (WDM) eller frekvensdivision multiplexering (FDM) för våglängd (eller frekvens) inställbarhet, och förväntas bli kärnenheten för nästa generering av mobil kommunikationsteknologi.
I framtiden kommer innovationen av lasermaterial och bearbetningsteknik ytterligare att främja komprimeringen av laserlinjen, förbättringen av frekvensstabilitet, utvidgningen av våglängdsområdet och förbättring av kraft, vilket banar vägen för mänsklig utforskning av den okända världen.
Posttid: november-29-2023