अरुंद लाइनविड्थ लेसर तंत्रज्ञान भाग एक

आज, आम्ही अत्यंत - अरुंद लाइनविड्थ लेसरसाठी "मोनोक्रोमॅटिक" लेसर सादर करू. त्याचा उदय लेसरच्या अनेक अनुप्रयोग क्षेत्रांमधील अंतर भरून काढतो आणि अलिकडच्या वर्षांत गुरुत्वाकर्षण लहरी शोध, liDAR, वितरित सेन्सिंग, उच्च-गती सुसंगत ऑप्टिकल कम्युनिकेशन आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात आहे, जे एक "मिशन" आहे जे होऊ शकत नाही. केवळ लेसर पॉवर सुधारून पूर्ण.

अरुंद लाइनविड्थ लेसर म्हणजे काय?

"रेषा रुंदी" हा शब्द वारंवारता डोमेनमधील लेसरच्या वर्णक्रमीय रेषेच्या रुंदीला सूचित करतो, जे सामान्यतः स्पेक्ट्रमच्या अर्ध-शिखर पूर्ण रुंदीच्या (FWHM) नुसार परिमाणित केले जाते. लाइनविड्थ प्रामुख्याने उत्तेजित अणू किंवा आयनांच्या उत्स्फूर्त किरणोत्सर्गामुळे प्रभावित होते, फेज आवाज, रेझोनेटरचे यांत्रिक कंपन, तापमानाचा त्रास आणि इतर बाह्य घटक. रेषेच्या रुंदीचे मूल्य जितके लहान असेल तितकी स्पेक्ट्रमची शुद्धता जास्त असेल, म्हणजेच लेसरची मोनोक्रोमॅटिटी अधिक चांगली असेल. अशा वैशिष्ट्यांसह लेसरमध्ये सामान्यतः फारच कमी फेज किंवा वारंवारता आवाज असतो आणि सापेक्ष तीव्रतेचा आवाज खूपच कमी असतो. त्याच वेळी, लेसरचे रेखीय रुंदीचे मूल्य जितके लहान असेल तितके संबंधित सुसंगतता अधिक मजबूत असेल, जी अत्यंत लांब सुसंगतता लांबी म्हणून प्रकट होते.

अरुंद लाइनविड्थ लेसरची प्राप्ती आणि अनुप्रयोग

लेसरच्या कार्यरत पदार्थाच्या अंतर्निहित लाभ लाइनविड्थद्वारे मर्यादित, पारंपारिक ऑसिलेटरवरच अवलंबून राहून अरुंद लाइनविड्थ लेसरचे आउटपुट प्रत्यक्षपणे लक्षात घेणे जवळजवळ अशक्य आहे. अरुंद लाइनविड्थ लेसरच्या ऑपरेशनची जाणीव करण्यासाठी, सामान्यत: फिल्टर, जाळी आणि इतर उपकरणे वापरणे आवश्यक आहे जेणेकरुन रेखांशाचा मापांक मर्यादित किंवा निवडण्यासाठी, रेखांशाच्या मोडांमधील निव्वळ लाभ फरक वाढवा, जेणेकरून तेथे एक लेसर रेझोनेटरमध्ये काही किंवा फक्त एक रेखांशाचा मोड दोलन. या प्रक्रियेत, लेसर आउटपुटवर आवाजाचा प्रभाव नियंत्रित करणे आणि बाह्य वातावरणातील कंपन आणि तापमान बदलांमुळे होणारे वर्णक्रमीय रेषांचे विस्तार कमी करणे आवश्यक असते; त्याच वेळी, आवाजाचा स्त्रोत समजून घेण्यासाठी आणि लेसरची रचना ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी फेज किंवा वारंवारता आवाज वर्णक्रमीय घनतेच्या विश्लेषणासह देखील एकत्र केले जाऊ शकते, जेणेकरून अरुंद लाइनविड्थ लेसरचे स्थिर आउटपुट प्राप्त करता येईल.

लेसरच्या विविध श्रेणींच्या अरुंद लाइनविड्थ ऑपरेशनची प्राप्ती पाहू.

(१)सेमीकंडक्टर लेसर

सेमीकंडक्टर लेसरमध्ये कॉम्पॅक्ट आकार, उच्च कार्यक्षमता, दीर्घ आयुष्य आणि आर्थिक फायदे असे फायदे आहेत.

फॅब्री-पेरोट (FP) ऑप्टिकल रेझोनेटर पारंपारिक मध्ये वापरले जातेसेमीकंडक्टर लेसरसामान्यत: बहु-रेखांशाच्या मोडमध्ये दोलन होते आणि आउटपुट लाइन रुंदी तुलनेने रुंद असते, त्यामुळे अरुंद रेषेच्या रुंदीचे आउटपुट मिळविण्यासाठी ऑप्टिकल फीडबॅक वाढवणे आवश्यक आहे.

डिस्ट्रिब्युटेड फीडबॅक (DFB) आणि डिस्ट्रिब्युटेड ब्रॅग रिफ्लेक्शन (DBR) हे दोन विशिष्ट अंतर्गत ऑप्टिकल फीडबॅक सेमीकंडक्टर लेसर आहेत. लहान ग्रेटिंग पिच आणि चांगल्या तरंगलांबी निवडकतेमुळे, स्थिर सिंगल-फ्रिक्वेंसी अरुंद लाइनविड्थ आउटपुट प्राप्त करणे सोपे आहे. दोन संरचनांमधील मुख्य फरक म्हणजे जाळीची स्थिती: डीएफबी रचना सामान्यत: ब्रॅग ग्रेटिंगची नियतकालिक रचना संपूर्ण रेझोनेटरमध्ये वितरीत करते आणि डीबीआरचा रेझोनेटर सामान्यत: रिफ्लेक्शन ग्रेटिंग स्ट्रक्चर आणि त्यात एकत्रित केलेल्या लाभ क्षेत्राने बनलेला असतो. शेवटची पृष्ठभाग. याव्यतिरिक्त, DFB लेझर कमी अपवर्तक निर्देशांक कॉन्ट्रास्ट आणि कमी परावर्तकतेसह एम्बेडेड ग्रेटिंग वापरतात. डीबीआर लेसर उच्च अपवर्तक निर्देशांक कॉन्ट्रास्ट आणि उच्च परावर्तकता असलेल्या पृष्ठभागाच्या जाळी वापरतात. दोन्ही संरचनांमध्ये मोठी मुक्त वर्णक्रमीय श्रेणी आहे आणि काही नॅनोमीटरच्या श्रेणीत मोड जंप न करता तरंगलांबी ट्यूनिंग करू शकते, जेथे डीबीआर लेसरची ट्यूनिंग श्रेणी अधिक आहे.DFB लेसर. याव्यतिरिक्त, बाह्य पोकळी ऑप्टिकल फीडबॅक तंत्रज्ञान, जे सेमीकंडक्टर लेसर चिपच्या आउटगोइंग प्रकाशाचा अभिप्राय देण्यासाठी आणि वारंवारता निवडण्यासाठी बाह्य ऑप्टिकल घटकांचा वापर करते, सेमीकंडक्टर लेसरच्या अरुंद लाइनविड्थ ऑपरेशनची देखील जाणीव करू शकते.

(2) फायबर लेसर

फायबर लेसरमध्ये उच्च पंप रूपांतरण कार्यक्षमता, चांगली बीम गुणवत्ता आणि उच्च कपलिंग कार्यक्षमता असते, जे लेसर क्षेत्रातील चर्चेचे विषय आहेत. माहितीच्या युगाच्या संदर्भात, फायबर लेसरची सध्याच्या ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टमशी चांगली सुसंगतता आहे. अरुंद रेषा रुंदी, कमी आवाज आणि चांगली सुसंगतता या फायद्यांसह सिंगल-फ्रिक्वेंसी फायबर लेसर त्याच्या विकासाची एक महत्त्वाची दिशा बनली आहे.

सिंगल रेखांशाचा मोड ऑपरेशन हा अरुंद रेषा-रुंदीचे आउटपुट मिळविण्यासाठी फायबर लेसरचा मुख्य भाग आहे, सामान्यत: सिंगल फ्रिक्वेंसी फायबर लेझरच्या रेझोनेटरच्या संरचनेनुसार डीएफबी प्रकार, डीबीआर प्रकार आणि रिंग प्रकारात विभागले जाऊ शकते. त्यापैकी, डीएफबी आणि डीबीआर सिंगल-फ्रिक्वेंसी फायबर लेसरचे कार्य तत्त्व डीएफबी आणि डीबीआर सेमीकंडक्टर लेसरसारखे आहे.

आकृती 1 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, DFB फायबर लेसर फायबरमध्ये वितरित ब्रॅग ग्रेटिंग लिहायचे आहे. फायबर कालावधीमुळे ऑसिलेटरची कार्यरत तरंगलांबी प्रभावित होत असल्याने, ग्रेटिंगच्या वितरित फीडबॅकद्वारे रेखांशाचा मोड निवडला जाऊ शकतो. डीबीआर लेसरचा लेसर रेझोनेटर सहसा फायबर ब्रॅग ग्रेटिंग्सच्या जोडीने तयार होतो आणि सिंगल रेखांशाचा मोड प्रामुख्याने अरुंद बँड आणि कमी परावर्तित फायबर ब्रॅग ग्रेटिंग्सद्वारे निवडला जातो. तथापि, त्याच्या लांब रेझोनेटर, जटिल रचना आणि प्रभावी वारंवारता भेदभाव यंत्रणेच्या अभावामुळे, रिंग-आकाराची पोकळी मोड हॉपिंगसाठी प्रवण आहे आणि दीर्घकाळ स्थिर रेखांशाच्या मोडमध्ये स्थिरपणे कार्य करणे कठीण आहे.

आकृती 1, सिंगल फ्रिक्वेन्सीच्या दोन ठराविक रेखीय संरचनाफायबर लेसर