आज, आपण एका "मोनोक्रोमॅटिक" लेसरची ओळख करून देऊ - अरुंद रेषेची रुंदी असलेला लेसर. त्याचा उदय लेसरच्या अनेक अनुप्रयोग क्षेत्रांमधील पोकळी भरून काढतो आणि अलिकडच्या वर्षांत गुरुत्वाकर्षण लहरी शोध, liDAR, वितरित संवेदना, हाय-स्पीड सुसंगत ऑप्टिकल कम्युनिकेशन आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरला जात आहे, जे एक "मिशन" आहे जे केवळ लेसर पॉवर सुधारून पूर्ण केले जाऊ शकत नाही.
अरुंद रेषेचा लेसर म्हणजे काय?
"रेषेची रुंदी" हा शब्द फ्रिक्वेन्सी डोमेनमधील लेसरच्या वर्णक्रमीय रेषेची रुंदी दर्शवितो, जो सामान्यतः स्पेक्ट्रमच्या अर्ध-शिखर पूर्ण रुंदी (FWHM) च्या संदर्भात मोजला जातो. उत्तेजित अणू किंवा आयनांच्या उत्स्फूर्त रेडिएशन, फेज आवाज, रेझोनेटरचे यांत्रिक कंपन, तापमानाचा झटका आणि इतर बाह्य घटकांमुळे रेषेची रुंदी प्रामुख्याने प्रभावित होते. रेषेच्या रुंदीचे मूल्य जितके लहान असेल तितके स्पेक्ट्रमची शुद्धता जास्त असेल, म्हणजेच लेसरची मोनोक्रोमॅटिकिटी चांगली असेल. अशा वैशिष्ट्यांसह लेसरमध्ये सहसा खूप कमी फेज किंवा वारंवारता आवाज आणि खूप कमी सापेक्ष तीव्रतेचा आवाज असतो. त्याच वेळी, लेसरची रेषीय रुंदी मूल्य जितकी लहान असेल तितकी संबंधित सुसंगतता अधिक मजबूत असेल, जी अत्यंत लांब सुसंगतता लांबी म्हणून प्रकट होते.
अरुंद रेषेच्या विड्थ लेसरची प्राप्ती आणि वापर
लेसरच्या कार्यरत पदार्थाच्या अंतर्निहित लाभ रेषेमुळे मर्यादित, पारंपारिक ऑसिलेटरवर अवलंबून राहून अरुंद रेषेपासून लेसरचे आउटपुट थेट प्राप्त करणे जवळजवळ अशक्य आहे. अरुंद रेषेपासून लेसरचे कार्य साध्य करण्यासाठी, लाभ स्पेक्ट्रममधील अनुदैर्ध्य मॉड्यूलस मर्यादित करण्यासाठी किंवा निवडण्यासाठी, अनुदैर्ध्य मोड्समधील निव्वळ लाभ फरक वाढविण्यासाठी, लेसर रेझोनेटरमध्ये काही किंवा अगदी एकच अनुदैर्ध्य मोड दोलन असेल तर फिल्टर, जाळी आणि इतर उपकरणे वापरणे आवश्यक असते. या प्रक्रियेत, लेसर आउटपुटवरील आवाजाचा प्रभाव नियंत्रित करणे आणि बाह्य वातावरणातील कंपन आणि तापमान बदलांमुळे होणाऱ्या वर्णक्रमीय रेषांचे विस्तार कमी करणे आवश्यक असते; त्याच वेळी, ध्वनीचा स्रोत समजून घेण्यासाठी आणि लेसरची रचना ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी ते फेज किंवा फ्रिक्वेन्सी आवाज वर्णक्रमीय घनतेच्या विश्लेषणासह देखील एकत्र केले जाऊ शकते, जेणेकरून अरुंद रेषेपासून लेसरचे स्थिर आउटपुट प्राप्त करता येईल.
चला लेसरच्या अनेक वेगवेगळ्या श्रेणींच्या अरुंद रेषेच्या रुंदीच्या ऑपरेशनची अंमलबजावणी कशी होते ते पाहूया.
सेमीकंडक्टर लेसरमध्ये कॉम्पॅक्ट आकार, उच्च कार्यक्षमता, दीर्घ आयुष्य आणि आर्थिक फायदे हे फायदे आहेत.
पारंपारिक पद्धतीने वापरला जाणारा फॅब्री-पेरॉट (एफपी) ऑप्टिकल रेझोनेटरअर्धवाहक लेसरसामान्यतः बहु-रेखांश मोडमध्ये दोलन होते आणि आउटपुट लाइन रुंदी तुलनेने रुंद असते, म्हणून अरुंद लाइन रुंदीचे आउटपुट मिळविण्यासाठी ऑप्टिकल फीडबॅक वाढवणे आवश्यक आहे.
डिस्ट्रिब्युटेड फीडबॅक (DFB) आणि डिस्ट्रिब्युटेड ब्रॅग रिफ्लेक्शन (DBR) हे दोन सामान्य अंतर्गत ऑप्टिकल फीडबॅक सेमीकंडक्टर लेसर आहेत. लहान ग्रेटिंग पिच आणि चांगल्या तरंगलांबी निवडकतेमुळे, स्थिर सिंगल-फ्रिक्वेन्सी अरुंद लाइनविड्थ आउटपुट प्राप्त करणे सोपे आहे. दोन्ही रचनांमधील मुख्य फरक म्हणजे ग्रेटिंगची स्थिती: DFB रचना सामान्यतः संपूर्ण रेझोनेटरमध्ये ब्रॅग ग्रेटिंगची नियतकालिक रचना वितरीत करते आणि DBR चा रेझोनेटर सहसा परावर्तन ग्रेटिंग रचना आणि शेवटच्या पृष्ठभागावर एकत्रित केलेल्या गेन क्षेत्रापासून बनलेला असतो. याव्यतिरिक्त, DFB लेसर कमी अपवर्तक निर्देशांक कॉन्ट्रास्ट आणि कमी परावर्तकतेसह एम्बेडेड ग्रेटिंग्ज वापरतात. DBR लेसर उच्च अपवर्तक निर्देशांक कॉन्ट्रास्ट आणि उच्च परावर्तकतेसह पृष्ठभाग ग्रेटिंग्ज वापरतात. दोन्ही रचनांमध्ये मोठी मुक्त वर्णक्रमीय श्रेणी आहे आणि काही नॅनोमीटरच्या श्रेणीमध्ये मोड जंपशिवाय तरंगलांबी ट्यूनिंग करू शकते, जिथे DBR लेसरमध्ये ग्रेटिंगपेक्षा विस्तृत ट्यूनिंग श्रेणी असते.डीएफबी लेसर. याव्यतिरिक्त, बाह्य पोकळी ऑप्टिकल फीडबॅक तंत्रज्ञान, जे सेमीकंडक्टर लेसर चिपच्या बाहेर जाणाऱ्या प्रकाशाचा अभिप्राय देण्यासाठी आणि वारंवारता निवडण्यासाठी बाह्य ऑप्टिकल घटकांचा वापर करते, ते सेमीकंडक्टर लेसरच्या अरुंद लाइनविड्थ ऑपरेशनला देखील साकार करू शकते.
(२) फायबर लेसर
फायबर लेसरमध्ये उच्च पंप रूपांतरण कार्यक्षमता, चांगली बीम गुणवत्ता आणि उच्च जोडणी कार्यक्षमता असते, जे लेसर क्षेत्रातील चर्चेचे विषय आहेत. माहिती युगाच्या संदर्भात, फायबर लेसर बाजारात सध्याच्या ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टमशी चांगली सुसंगतता राखतात. अरुंद रेषेची रुंदी, कमी आवाज आणि चांगली सुसंगतता या फायद्यांसह एकल-फ्रिक्वेन्सी फायबर लेसर त्याच्या विकासातील एक महत्त्वाचा दिशा बनला आहे.
सिंगल लाँगिट्यूडिनल मोड ऑपरेशन हे अरुंद रेषा-रुंदी आउटपुट मिळविण्यासाठी फायबर लेसरचा गाभा आहे, सामान्यतः सिंगल फ्रिक्वेन्सी फायबर लेसरच्या रेझोनेटरच्या रचनेनुसार डीएफबी प्रकार, डीबीआर प्रकार आणि रिंग प्रकारात विभागले जाऊ शकते. त्यापैकी, डीएफबी आणि डीबीआर सिंगल-फ्रिक्वेन्सी फायबर लेसरचे कार्य तत्व डीएफबी आणि डीबीआर सेमीकंडक्टर लेसरसारखेच आहे.
आकृती १ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, DFB फायबर लेसर म्हणजे फायबरमध्ये वितरित ब्रॅग ग्रेटिंग लिहिणे. ऑसिलेटरची कार्यरत तरंगलांबी फायबर कालावधीमुळे प्रभावित होत असल्याने, ग्रेटिंगच्या वितरित अभिप्रायाद्वारे रेखांशाचा मोड निवडता येतो. DBR लेसरचा लेसर रेझोनेटर सहसा फायबर ब्रॅग ग्रेटिंगच्या जोडीने तयार होतो आणि एकल रेखांशाचा मोड प्रामुख्याने अरुंद बँड आणि कमी परावर्तकता फायबर ब्रॅग ग्रेटिंगद्वारे निवडला जातो. तथापि, त्याच्या लांब रेझोनेटर, जटिल रचना आणि प्रभावी वारंवारता भेदभाव यंत्रणेच्या अभावामुळे, रिंग-आकाराच्या पोकळीमध्ये मोड हॉपिंग होण्याची शक्यता असते आणि दीर्घकाळ स्थिर रेखांशाच्या मोडमध्ये स्थिरपणे काम करणे कठीण असते.
आकृती १, एकल वारंवारतेच्या दोन सामान्य रेषीय रचनाफायबर लेसर
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-२७-२०२३