Illum, se nintroduċu laser "monokromatiku" għall-estrem - laser b'wisa' ta' linja dejqa. It-tfaċċar tiegħu jimla l-lakuni f'ħafna oqsma ta' applikazzjoni tal-laser, u f'dawn l-aħħar snin intuża ħafna fid-detezzjoni tal-mewġ gravitazzjonali, liDAR, sensing distribwit, komunikazzjoni ottika koerenti b'veloċità għolja u oqsma oħra, li hija "missjoni" li ma tistax titlesta biss billi tittejjeb il-qawwa tal-laser.
X'inhu laser b'wisa' ta' linja dejqa?
It-terminu "wisa' tal-linja" jirreferi għall-wisa' tal-linja spettrali tal-lejżer fid-dominju tal-frekwenza, li ġeneralment tiġi kwantifikata f'termini tal-wisa' sħiħa ta' nofs il-quċċata tal-ispettru (FWHM). Il-wisa' tal-linja hija prinċipalment affettwata mir-radjazzjoni spontanja ta' atomi jew joni eċċitati, storbju tal-fażi, vibrazzjoni mekkanika tar-reżonatur, jitter tat-temperatura u fatturi esterni oħra. Iktar ma jkun żgħir il-valur tal-wisa' tal-linja, iktar tkun għolja l-purità tal-ispettru, jiġifieri, aħjar il-monokromatiċità tal-lejżer. Lejżers b'dawn il-karatteristiċi ġeneralment ikollhom ftit ħafna storbju tal-fażi jew tal-frekwenza u ftit ħafna storbju ta' intensità relattiva. Fl-istess ħin, iktar ma jkun żgħir il-valur tal-wisa' lineari tal-lejżer, iktar tkun qawwija l-koerenza korrispondenti, li timmanifesta ruħha bħala tul ta' koerenza estremament twil.
Realizzazzjoni u applikazzjoni ta' lejżer b'wisa' ta' linja dejqa
Limitat mill-wisa' tal-linja tal-qligħ inerenti tas-sustanza tax-xogħol tal-lejżer, huwa kważi impossibbli li tirrealizza direttament l-output tal-lejżer b'wisa' tal-linja dejqa billi tiddependi fuq l-oxxillatur tradizzjonali nnifsu. Sabiex tirrealizza l-operazzjoni tal-lejżer b'wisa' tal-linja dejqa, ġeneralment ikun meħtieġ li jintużaw filtri, gradilji u apparati oħra biex jillimitaw jew jagħżlu l-modulu lonġitudinali fl-ispettru tal-qligħ, iżidu d-differenza fil-qligħ nett bejn il-modi lonġitudinali, sabiex ikun hemm ftit jew saħansitra oxxillazzjoni waħda biss tal-mod lonġitudinali fir-reżonatur tal-lejżer. F'dan il-proċess, ħafna drabi jkun meħtieġ li tiġi kkontrollata l-influwenza tal-istorbju fuq l-output tal-lejżer, u jiġi minimizzat it-twessigħ tal-linji spettrali kkawżati mill-vibrazzjoni u l-bidliet fit-temperatura tal-ambjent estern; Fl-istess ħin, jista' wkoll jiġi kkombinat mal-analiżi tad-densità spettrali tal-istorbju tal-fażi jew tal-frekwenza biex tinftiehem is-sors tal-istorbju u jiġi ottimizzat id-disinn tal-lejżer, sabiex jinkiseb output stabbli tal-lejżer b'wisa' tal-linja dejqa.
Ejja nagħtu ħarsa lejn ir-realizzazzjoni ta' operazzjoni ta' wisa' tal-linja dejqa ta' diversi kategoriji differenti ta' lejżers.
Il-lejżers semikondutturi għandhom il-vantaġġi ta’ daqs kompatt, effiċjenza għolja, ħajja twila u benefiċċji ekonomiċi.
Ir-reżonatur ottiku Fabry-Perot (FP) użat fit-tradizzjonalilejżers semikondutturiġeneralment joxxilla f'modalità multi-lonġitudinali, u l-wisa' tal-linja tal-ħruġ hija relattivament wiesgħa, għalhekk huwa meħtieġ li jiżdied ir-rispons ottiku biex jinkiseb l-output ta' wisa' tal-linja dejqa.
Feedback distribwit (DFB) u riflessjoni distribwita ta' Bragg (DBR) huma żewġ lejżers semikondutturi ta' feedback ottiku intern tipiċi. Minħabba l-pitch żgħir tal-gradilja u s-selettività tajba tat-tul tal-mewġ, huwa faċli li tinkiseb output stabbli ta' wisa' tal-linja dejqa ta' frekwenza waħda. Id-differenza ewlenija bejn iż-żewġ strutturi hija l-pożizzjoni tal-gradilja: l-istruttura DFB ġeneralment tiddistribwixxi l-istruttura perjodika tal-gradilja ta' Bragg fir-reżonatur kollu, u r-reżonatur tad-DBR ġeneralment ikun magħmul mill-istruttura tal-gradilja ta' riflessjoni u r-reġjun tal-qligħ integrat fil-wiċċ tat-tarf. Barra minn hekk, il-lejżers DFB jużaw gradilji integrati b'kuntrast baxx ta' indiċi ta' rifrazzjoni u riflettività baxxa. Il-lejżers DBR jużaw gradilji tal-wiċċ b'kuntrast għoli ta' indiċi ta' rifrazzjoni u riflettività għolja. Iż-żewġ strutturi għandhom firxa spettrali ħielsa kbira u jistgħu jwettqu rfinar tat-tul tal-mewġ mingħajr qabża fil-modalità fil-medda ta' ftit nanometri, fejn il-lejżer DBR għandu firxa ta' rfinar usa' mil-lejżer...Lejżer DFBBarra minn hekk, it-teknoloġija ta' feedback ottiku tal-kavità esterna, li tuża elementi ottiċi esterni biex tirreaġixxi d-dawl ħiereġ miċ-ċippa tal-lejżer semikonduttur u tagħżel il-frekwenza, tista' wkoll tirrealizza l-operazzjoni ta' wisa' tal-linja dejqa tal-lejżer semikonduttur.
(2) Lejżers tal-fibra
Il-lejżers tal-fibra għandhom effiċjenza għolja ta' konverżjoni tal-pompa, kwalità tajba tar-raġġ u effiċjenza għolja ta' akkoppjar, li huma s-suġġetti ta' riċerka sħan fil-qasam tal-lejżer. Fil-kuntest tal-era tal-informazzjoni, il-lejżers tal-fibra għandhom kompatibilità tajba mas-sistemi attwali ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika fis-suq. Il-lejżer tal-fibra ta' frekwenza waħda bil-vantaġġi ta' wisa' tal-linja dejqa, storbju baxx u koerenza tajba sar waħda mid-direzzjonijiet importanti tal-iżvilupp tiegħu.
It-tħaddim b'modalità lonġitudinali waħda huwa l-qalba tal-lejżer tal-fibra biex jinkiseb output b'wisa' ta' linja dejqa, ġeneralment skont l-istruttura tar-reżonatur tal-lejżer tal-fibra ta' frekwenza waħda jista' jinqasam f'tip DFB, tip DBR u tip ċirku. Fost dawn, il-prinċipju tax-xogħol tal-lejżers tal-fibra ta' frekwenza waħda DFB u DBR huwa simili għal dak tal-lejżers semikondutturi DFB u DBR.
Kif muri fil-Figura 1, il-lejżer tal-fibra DFB għandu jikteb gradilja ta' Bragg distribwita fil-fibra. Minħabba li t-tul tal-mewġa tax-xogħol tal-oxxillatur huwa affettwat mill-perjodu tal-fibra, il-modalità lonġitudinali tista' tintgħażel permezz tar-rispons distribwit tal-gradilja. Ir-reżonatur tal-lejżer tal-lejżer DBR ġeneralment ikun iffurmat minn par gradilji ta' Bragg tal-fibra, u l-modalità lonġitudinali waħda tintgħażel prinċipalment minn gradilji ta' Bragg tal-fibra b'medda dejqa u riflettività baxxa. Madankollu, minħabba r-reżonatur twil tiegħu, l-istruttura kumplessa u n-nuqqas ta' mekkaniżmu effettiv ta' diskriminazzjoni tal-frekwenza, il-kavità f'forma ta' ċirku hija suxxettibbli għall-qbiż tal-modalità, u huwa diffiċli li taħdem b'mod stabbli f'modalità lonġitudinali kostanti għal żmien twil.
Figura 1, Żewġ strutturi lineari tipiċi ta' frekwenza waħdalejżers tal-fibra
Ħin tal-posta: 27 ta' Novembru 2023