Laserteknik med smal linjebredd del två
1960 var världens första rubinlaser en solid state-laser, kännetecknad av en hög uteffekt och en bredare våglängdstäckning.Den unika rumsliga strukturen hos halvledarlasern gör den mer flexibel i utformningen av utdata med smal linjebredd.För närvarande inkluderar de huvudsakliga metoderna som implementeras kort hålighet metod, envägs ring hålighet metod, intrakavitet standard metod, torsion pendel läge hålighet metod, volym Bragg galler metod och frö injektion metod.
Figur 7 visar strukturen hos flera typiska singel-longitudinella halvledar-lasrar.
Figur 7(a) visar arbetsprincipen för val av enstaka longitudinell mod baserat på FP-standarden i kaviteten, det vill säga standardens smala linjebreddsöverföringsspektrum används för att öka förlusten av andra longitudinella moder, så att andra longitudinella moder filtreras bort i modkonkurrensprocessen på grund av sin lilla transmittans, för att uppnå en enkel longitudinell moddrift.Dessutom kan ett visst intervall av våglängdsavstämningsutgång erhållas genom att styra vinkeln och temperaturen för FP-standarden och ändra det longitudinella modintervallet.FIKON.7(b) och (c) visar den icke-planära ringoscillatorn (NPRO) och torsionspendelmodens kavitetsmetod som används för att erhålla en enda longitudinell modutgång.Arbetsprincipen är att få strålen att utbreda sig i en enda riktning i resonatorn, effektivt eliminera den ojämna spatialfördelningen av antalet omvända partiklar i den vanliga stående vågkaviteten och på så sätt undvika påverkan av den rumsliga hålförbränningseffekten för att uppnå en enkel longitudinell lägesutgång.Principen för bulk Bragg grating (VBG) lägesval liknar den för halvledar- och fiberlasrar med smal linjebredd som nämnts tidigare, det vill säga genom att använda VBG som ett filterelement, baserat på dess goda spektrala selektivitet och vinkelselektivitet, oscillatorn oscillerar vid en specifik våglängd eller ett visst band för att uppnå rollen som longitudinell modval, såsom visas i figur 7(d).
Samtidigt kan flera metoder för val av longitudinell mod kombineras efter behov för att förbättra noggrannheten för val av longitudinell mod, ytterligare minska linjebredden eller öka intensiteten i modkonkurrensen genom att introducera icke-linjär frekvensomvandling och andra sätt, och utöka utsignalens våglängd på lasern medan den arbetar i en smal linjebredd, vilket är svårt att göra förhalvledarlaserochfiberlasrar.
(4) Brillouin-laser
Brillouin-lasern är baserad på stimulerad Brillouin-spridningseffekt (SBS) för att erhålla lågbrus, smal linjebreddsutgångsteknologi, dess princip är genom fotonen och den interna akustiska fältinteraktionen för att producera en viss frekvensförskjutning av Stokes-fotoner, och förstärks kontinuerligt inom få bandbredd.
Figur 8 visar nivådiagrammet för SBS-omvandling och den grundläggande strukturen för Brillouin-lasern.
På grund av den låga vibrationsfrekvensen hos det akustiska fältet är Brillouin-frekvensförskjutningen av materialet vanligtvis bara 0,1-2 cm-1, så med 1064 nm laser som pumpljus är Stokes-våglängden som genereras ofta bara cirka 1064,01 nm, men detta betyder också att dess kvantomvandlingseffektivitet är extremt hög (upp till 99,99 % i teorin).Dessutom, eftersom Brillouin-förstärkningens linjebredd för mediet vanligtvis bara är i storleksordningen MHZ-ghz (Brillouin-förstärkningens linjebredd för vissa fasta media är endast cirka 10 MHz), är den mycket mindre än förstärkningslinjebredden för laserarbetsämnet av storleksordningen 100 GHz, så The Stokes exciterade i Brillouin-laser kan visa uppenbara spektrumavsmalningsfenomen efter multipel förstärkning i kaviteten, och dess utgående linjebredd är flera storleksordningar smalare än pumplinjens bredd.För närvarande har Brillouin-laser blivit en forskningshotspot inom fotonikområdet, och det har förekommit många rapporter om Hz- och sub-Hz-ordningen av extremt smal linjebreddsutgång.
Under de senaste åren har Brillouin-enheter med vågledarstruktur dykt upp inom områdetmikrovågsfotonik, och utvecklas snabbt i riktning mot miniatyrisering, hög integration och högre upplösning.Dessutom har den rymddrivna Brillouin-lasern baserad på nya kristallmaterial som diamant också kommit in i människors vision under de senaste två åren, dess innovativa genombrott i kraften i vågledarstrukturen och kaskad-SBS-flaskhalsen, kraften i Brillouin-lasern till 10 W magnitud, vilket lägger grunden för att utöka dess tillämpning.
Allmän korsning
Med den kontinuerliga utforskningen av banbrytande kunskap har lasrar med smal linjebredd blivit ett oumbärligt verktyg i vetenskaplig forskning med sina utmärkta prestanda, såsom laserinterferometern LIGO för gravitationsvågdetektering, som använder en enkelfrekvens smal linjebreddlasermed en våglängd på 1064 nm som frökälla, och fröljusets linjebredd är inom 5 kHz.Dessutom visar lasrar med smal bredd med våglängdsavstämning och inget lägeshopp också stor tillämpningspotential, särskilt i koherent kommunikation, som perfekt kan möta behoven av våglängdsmultiplexering (WDM) eller frekvensdelningsmultiplexering (FDM) för våglängd (eller frekvens) ) avstämbarhet, och förväntas bli kärnan i nästa generations mobilkommunikationsteknik.
I framtiden kommer innovationen av lasermaterial och bearbetningsteknik ytterligare att främja komprimering av laserlinjebredd, förbättring av frekvensstabilitet, utvidgning av våglängdsområde och förbättring av kraft, vilket banar väg för mänsklig utforskning av den okända världen.
Posttid: 2023-nov-29