Í dag kynnum við „einlita“ leysigeisla af mikilli nákvæmni – þrönga línubreidd. Tilkoma hans fyllir skarð í mörgum notkunarsviðum leysigeisla og hefur á undanförnum árum verið mikið notaður í þyngdarbylgjugreiningu, lidar, dreifðri skynjun, hraðvirkri samhæfðri ljósleiðarasamskiptum og öðrum sviðum, sem er „verkefni“ sem ekki er hægt að ljúka eingöngu með því að bæta leysigeislaafl.
Hvað er þrönglínubreiddarlaser?
Hugtakið „línubreidd“ vísar til litrófslínubreiddar leysigeislans í tíðnisviðinu, sem er venjulega magngreind sem hálf-topps heildarbreidd litrófsins (FWHM). Línubreiddin er aðallega undir áhrifum af sjálfsprottinni geislun örvaðra atóma eða jóna, fasahávaða, vélrænni titringi ómholfsins, hitastigsrof og öðrum ytri þáttum. Því minni sem gildi línubreiddarinnar er, því meiri er hreinleiki litrófsins, það er að segja, því betri er einlitaleiki leysigeislans. Leysir með slíka eiginleika hafa venjulega mjög lítinn fasa- eða tíðnihávaða og mjög lítinn hlutfallslegan styrkleikahávaða. Á sama tíma, því minni sem línubreidd leysigeislans er, því sterkari er samsvarandi samfellan, sem birtist sem afar löng samfellulengd.
Útfærsla og notkun á þröngum línubreiddarlaser
Þar sem leysirinn er takmarkaður af meðfæddri breidd álagslína vinnuefnisins er nánast ómögulegt að átta sig beint á úttaki þröngs línubreiddar leysis með því að reiða sig á hefðbundinn sveiflusveiflubúnað sjálfan. Til að átta sig á virkni þröngs línubreiddar leysis er venjulega nauðsynlegt að nota síur, grindur og önnur tæki til að takmarka eða velja lengdarstuðul í álagsrófinu, auka nettó álagsmuninn á lengdarstillingunum, þannig að það séu fáar eða jafnvel aðeins einar lengdarstillingarsveiflur í leysigeislahljóðnemanum. Í þessu ferli er oft nauðsynlegt að stjórna áhrifum hávaða á leysigeislunina og lágmarka breikkun litrófslína af völdum titrings og hitastigsbreytinga í ytra umhverfi; Á sama tíma er einnig hægt að sameina þetta við greiningu á fasa- eða tíðnihávaða litrófsþéttleika til að skilja uppsprettu hávaða og hámarka hönnun leysisins, til að ná stöðugri úttaki þröngs línubreiddar leysis.
Við skulum skoða hvernig hægt er að nota þrönga línubreidd í nokkrum mismunandi flokkum leysigeisla.
Hálfleiðaralasar hafa þá kosti að vera lítill, skilvirkur, langur líftími og hagkvæmur.
Fabry-Perot (FP) ljósfræðilegur ómari sem notaður er í hefðbundnumhálfleiðara leysirsveiflast almennt í fjöllengdarstillingu og úttakslínubreiddin er tiltölulega breið, þannig að það er nauðsynlegt að auka sjónræna afturvirkni til að fá úttak með þröngri línubreidd.
Dreifð afturvirkni (DFB) og dreifð Bragg-endurspeglun (DBR) eru tveir dæmigerðir innri ljósleiðaraendurvirkir hálfleiðaralaserar. Vegna lítillar rifhæðar og góðrar bylgjulengdarsértækni er auðvelt að ná stöðugri úttakslengd með einni tíðni og þröngri línubreidd. Helsti munurinn á þessum tveimur uppbyggingum er staðsetning rifsins: DFB-uppbyggingin dreifir venjulega lotubundinni uppbyggingu Bragg-rifsins um allan ómhljóðinn og ómhljóðinn í DBR er venjulega samsettur úr endurspeglunarrifsuppbyggingu og styrkingarsvæði sem er samþætt í endafletinn. Að auki nota DFB-laserar innbyggð rif með lágum ljósbrotsstuðli og lágum endurskinsgildum. DBR-laserar nota yfirborðsrif með háum ljósbrotsstuðli og mikilli endurskinsgildum. Báðar uppbyggingarnar hafa stórt frjálst litrófssvið og geta framkvæmt bylgjulengdarstillingu án stillingarstökks á bilinu nokkurra nanómetra, þar sem DBR-laserinn hefur breiðara stillingarsvið en...DFB leysirAð auki getur ljósleiðaratækni með ytri holrými, sem notar ytri ljósleiðaraþætti til að senda aftur ljós frá hálfleiðara leysirflísinni og velja tíðnina, einnig náð fram þröngri línubreiddaraðgerð hálfleiðara leysisins.
(2) Trefjalasar
Trefjalasarar hafa mikla dælubreytileika, góða geislagæði og mikla tengivirkni, sem eru vinsæl rannsóknarefni á sviði leysigeisla. Í samhengi upplýsingaaldar hafa trefjalasar góða samhæfni við núverandi ljósleiðarasamskiptakerfi á markaðnum. Eintíðni trefjalasarar með kostum eins og þröngri línubreidd, lágum hávaða og góðri samfellu hafa orðið ein af mikilvægustu þróunarstefnum þeirra.
Einfaldur langsum háttur er kjarninn í trefjalaserum til að ná fram þröngri línubreidd og venjulega má skipta eintíðni trefjalaserum í DFB-gerð, DBR-gerð og hringlaga gerð eftir uppbyggingu ómholunnar. Meðal þeirra er virknisreglan í eintíðni DFB og DBR trefjalaserum svipuð og í DFB og DBR hálfleiðaralaserum.
Eins og sést á mynd 1 skrifar DFB trefjalaser dreifða Bragg-rist inn í trefjarnar. Þar sem vinnslubylgjulengd sveiflarins er undir áhrifum af tíðnisviðinu er hægt að velja lengdarstillingu með dreifðri afturvirkni ristarinnar. Laserómari DBR leysisins er venjulega myndaður úr tveimur Bragg-ristum, og ein lengdarstilling er aðallega valin úr þröngum bandi og Bragg-ristum með lága endurskinsgetu. Hins vegar, vegna langs ómarans, flókinnar uppbyggingar og skorts á virkum tíðnigreiningarkerfi, er hringlaga hola viðkvæm fyrir stillingarhoppum og það er erfitt að vinna stöðugt í fastri lengdarstillingu í langan tíma.
Mynd 1, Tvær dæmigerðar línulegar uppbyggingar með einni tíðnitrefjalaserar
Birtingartími: 27. nóvember 2023