ट्यूनेबल लेझरचा विकास आणि बाजारातील स्थिती भाग दोन

ट्यूनेबल लेझरचा विकास आणि बाजारातील स्थिती (भाग दोन)

कार्यप्रणालीट्यून करण्यायोग्य लेझर

लेझर तरंगलांबी ट्यूनिंग साध्य करण्यासाठी साधारणपणे तीन तत्त्वे आहेत. बहुतेकट्यून करण्यायोग्य लेझरविस्तृत प्रतिदीप्ति रेषा असलेले कार्यकारी पदार्थ वापरा. ​​लेझर बनवणाऱ्या अनुनादकांमध्ये केवळ एका अत्यंत अरुंद तरंगलांबीच्या पट्ट्यातच खूप कमी हानी होते. म्हणून, पहिली पद्धत म्हणजे काही घटकांद्वारे (जसे की ग्रेटिंग) अनुनादकाच्या कमी हानीच्या क्षेत्राशी संबंधित तरंगलांबी बदलून लेझरची तरंगलांबी बदलणे. दुसरी पद्धत म्हणजे काही बाह्य मापदंड (जसे की चुंबकीय क्षेत्र, तापमान, इत्यादी) बदलून लेझर संक्रमणाची ऊर्जा पातळी बदलणे. तिसरी पद्धत म्हणजे तरंगलांबी रूपांतरण आणि ट्यूनिंग साध्य करण्यासाठी अरेखीय परिणामांचा वापर करणे (पहा अरेखीय प्रकाशिकी, उत्तेजित रमन विकिरण, प्रकाशीय वारंवारता दुप्पट करणे, प्रकाशीय पॅरामीट्रिक दोलन). पहिल्या ट्यूनिंग पद्धतीतील ठराविक लेझर म्हणजे डाय लेझर, क्रिसोबेरिल लेझर, कलर सेंटर लेझर, ट्यून करण्यायोग्य उच्च-दाब वायू लेझर आणि ट्यून करण्यायोग्य एक्सायमर लेझर.

ट्यूनेबल लेझरची निर्मिती तंत्रज्ञानाच्या दृष्टिकोनातून मुख्यत्वेकरून विद्युत प्रवाह नियंत्रण तंत्रज्ञान, तापमान नियंत्रण तंत्रज्ञान आणि यांत्रिक नियंत्रण तंत्रज्ञान यांमध्ये विभागणी केली जाते.
त्यापैकी, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण तंत्रज्ञान म्हणजे इंजेक्शन करंट बदलून तरंगलांबी ट्यूनिंग साध्य करणे, ज्याचा ट्यूनिंग वेग NS-स्तरीय, ट्यूनिंग बँडविड्थ विस्तृत, परंतु आउटपुट पॉवर कमी असतो. हे तंत्रज्ञान प्रामुख्याने SG-DBR (सॅम्पलिंग ग्रेटिंग DBR) आणि GCSR लेझर (ऑक्झिलरी ग्रेटिंग डायरेक्शनल कपलिंग बॅकवर्ड-सॅम्पलिंग रिफ्लेक्शन) वर आधारित आहे. तापमान नियंत्रण तंत्रज्ञान लेझरच्या सक्रिय क्षेत्राचा अपवर्तनांक बदलून लेझरची आउटपुट तरंगलांबी बदलते. हे तंत्रज्ञान सोपे, परंतु मंद आहे आणि फक्त काही nm च्या अरुंद बँडविड्थसह समायोजित केले जाऊ शकते. तापमान नियंत्रण तंत्रज्ञानावर आधारित मुख्य तंत्रज्ञान खालीलप्रमाणे आहेत:डीएफबी लेझर(डिस्ट्रिब्युटेड फीडबॅक) आणि डीबीआर लेझर (डिस्ट्रिब्युटेड ब्रॅग रिफ्लेक्शन). तरंगलांबीची निवड पूर्ण करण्यासाठी यांत्रिक नियंत्रण प्रामुख्याने एमईएमएस (मायक्रो-इलेक्ट्रो-मेकॅनिकल सिस्टीम) तंत्रज्ञानावर आधारित आहे, ज्यात मोठी समायोज्य बँडविड्थ आणि उच्च आउटपुट पॉवर असते. यांत्रिक नियंत्रण तंत्रज्ञानावर आधारित मुख्य संरचना म्हणजे डीएफबी (डिस्ट्रिब्युटेड फीडबॅक), ईसीएल (एक्सटर्नल कॅव्हिटी लेझर) आणि व्हीसीईएल (व्हर्टिकल कॅव्हिटी सरफेस एमिटिंग लेझर). ट्यूनेबल लेझर्सच्या तत्त्वाचे स्पष्टीकरण या पैलूंमधून खाली दिले आहे.

ऑप्टिकल कम्युनिकेशन ॲप्लिकेशन

ट्यूनेबल लेझर हे नव्या पिढीच्या घन तरंगलांबी विभाजन बहुविध प्रणाली (dense wavelength division multiplexing system) आणि संपूर्ण ऑप्टिकल नेटवर्कमधील (all-optical network) फोटॉन विनिमयातील एक प्रमुख ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण आहे. त्याच्या वापरामुळे ऑप्टिकल फायबर प्रसारण प्रणालीची क्षमता, लवचिकता आणि विस्तारक्षमता मोठ्या प्रमाणात वाढते, आणि विस्तृत तरंगलांबी श्रेणीमध्ये अखंड किंवा जवळजवळ अखंड ट्यूनिंग साध्य झाले आहे.
जगभरातील कंपन्या आणि संशोधन संस्था ट्यूनेबल लेझर्सच्या संशोधन आणि विकासाला सक्रियपणे प्रोत्साहन देत आहेत आणि या क्षेत्रात सातत्याने नवनवीन प्रगती होत आहे. ट्यूनेबल लेझर्सची कार्यक्षमता सातत्याने सुधारली जात आहे आणि खर्च सातत्याने कमी होत आहे. सध्या, ट्यूनेबल लेझर्सचे प्रामुख्याने दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाते: सेमीकंडक्टर ट्यूनेबल लेझर्स आणि ट्यूनेबल फायबर लेझर्स.
सेमीकंडक्टर लेझरऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टीममधील एक महत्त्वाचा प्रकाश स्रोत आहे, ज्यामध्ये लहान आकार, हलके वजन, उच्च रूपांतरण कार्यक्षमता, ऊर्जा बचत इत्यादी वैशिष्ट्ये आहेत आणि इतर उपकरणांसह सिंगल चिप ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकत्रीकरण करणे सोपे आहे. याचे ट्यूनेबल डिस्ट्रिब्युटेड फीडबॅक लेझर, डिस्ट्रिब्युटेड ब्रॅग मिरर लेझर, मायक्रोमोटर सिस्टीम व्हर्टिकल कॅव्हिटी सरफेस एमिटिंग लेझर आणि एक्सटर्नल कॅव्हिटी सेमीकंडक्टर लेझरमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते.
गेन माध्यम म्हणून ट्यूनेबल फायबर लेझरचा विकास आणि पंप स्रोत म्हणून सेमीकंडक्टर लेझर डायोडच्या विकासामुळे फायबर लेझर्सच्या विकासाला मोठी चालना मिळाली आहे. ट्यूनेबल लेझर हा डोप्ड फायबरच्या ८०nm गेन बँडविड्थवर आधारित असतो आणि लेझिंग वेव्हलेंथ नियंत्रित करण्यासाठी व वेव्हलेंथ ट्यूनिंग साध्य करण्यासाठी लूपमध्ये फिल्टर घटक जोडला जातो.
जगात ट्यूनेबल सेमीकंडक्टर लेझरचा विकास खूप सक्रियपणे होत आहे आणि त्याची प्रगतीही खूप वेगवान आहे. जसजसे ट्यूनेबल लेझर्स खर्च आणि कार्यक्षमतेच्या बाबतीत स्थिर तरंगलांबीच्या लेझर्सच्या जवळ पोहोचतील, तसतसे त्यांचा वापर दळणवळण प्रणालींमध्ये अपरिहार्यपणे अधिकाधिक वाढेल आणि भविष्यातील संपूर्ण-ऑप्टिकल नेटवर्क्समध्ये ते एक महत्त्वाची भूमिका बजावतील.

विकासाची शक्यता
ट्यूनेबल लेझर्सचे अनेक प्रकार आहेत, जे सामान्यतः विविध एकल-तरंगलांबी लेझर्सच्या आधारावर तरंगलांबी ट्यूनिंग यंत्रणा अधिक विकसित करून तयार केले जातात आणि त्यापैकी काही उत्पादने आंतरराष्ट्रीय स्तरावर बाजारात पुरवली गेली आहेत. सतत ऑप्टिकल ट्यूनेबल लेझर्सच्या विकासाव्यतिरिक्त, इतर कार्ये एकत्रित असलेल्या ट्यूनेबल लेझर्सची देखील नोंद झाली आहे, जसे की VCSEL च्या सिंगल चिप आणि इलेक्ट्रिकल ॲबसॉर्प्शन मॉड्युलेटरसह एकत्रित केलेला ट्यूनेबल लेझर, आणि सॅम्पल ग्रेटिंग ब्रॅग रिफ्लेक्टर, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल ॲम्प्लिफायर व इलेक्ट्रिकल ॲबसॉर्प्शन मॉड्युलेटरसह एकत्रित केलेला लेझर.
तरंगलांबी ट्यूनेबल लेझरचा मोठ्या प्रमाणावर वापर होत असल्यामुळे, विविध संरचनांचे ट्यूनेबल लेझर वेगवेगळ्या प्रणालींमध्ये लागू केले जाऊ शकतात आणि प्रत्येकाचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत. बाह्य कॅव्हिटी सेमीकंडक्टर लेझर त्याच्या उच्च आउटपुट पॉवर आणि सतत ट्यून करता येणाऱ्या तरंगलांबीमुळे अचूक चाचणी उपकरणांमध्ये वाइडबँड ट्यूनेबल प्रकाश स्रोत म्हणून वापरला जाऊ शकतो. फोटॉन एकत्रीकरण आणि भविष्यातील ऑल-ऑप्टिकल नेटवर्कची गरज पूर्ण करण्याच्या दृष्टिकोनातून, सॅम्पल ग्रेटिंग डीबीआर, सुपरस्ट्रक्चर्ड ग्रेटिंग डीबीआर आणि मॉड्युलेटर व अँम्प्लिफायरसह एकत्रित केलेले ट्यूनेबल लेझर्स हे Z साठी आश्वासक ट्यूनेबल प्रकाश स्रोत असू शकतात.
बाह्य कॅव्हिटी असलेला फायबर ग्रेटिंग ट्यूनेबल लेझर हा देखील एक आश्वासक प्रकारचा प्रकाश स्रोत आहे, ज्याची रचना सोपी, लाइन विड्थ अरुंद आणि फायबर कपलिंग सोपे आहे. जर EA मॉड्युलेटरला कॅव्हिटीमध्ये समाकलित करता आले, तर त्याचा उपयोग उच्च-गती ट्यूनेबल ऑप्टिकल सॉलिटॉन स्रोत म्हणूनही केला जाऊ शकतो. याव्यतिरिक्त, फायबर लेझर्सवर आधारित ट्यूनेबल फायबर लेझर्सनी अलिकडच्या वर्षांत लक्षणीय प्रगती केली आहे. अशी अपेक्षा आहे की ऑप्टिकल कम्युनिकेशन प्रकाश स्रोतांमध्ये ट्यूनेबल लेझर्सची कार्यक्षमता आणखी सुधारेल आणि बाजारातील वाटा हळूहळू वाढेल, तसेच त्याच्या उपयोगाची शक्यता खूप उज्ज्वल आहे.