Þröng línubreiddar leysirtækni, annar hluti
Árið 1960 var fyrsti rúbínleysirinn í heiminum framleiddur sem fastfasaleysir, sem einkennist af mikilli orkuframleiðslu og breiðari bylgjulengdarþekju. Einstök rúmfræðileg uppbygging fastfasaleysisins gerir hann sveigjanlegri við hönnun á þröngum línubreiddarúttaki. Helstu aðferðirnar sem nú eru notaðar eru meðal annars aðferðin með stuttum holrými, aðferðin með einstefnu hringholrými, staðlað aðferð innanholrýmis, aðferðin með snúningspendúlham, aðferðin með rúmmáls Bragg-rifum og aðferðin með fræsprautun.
Mynd 7 sýnir uppbyggingu nokkurra dæmigerðra einhliða fastfasa leysigeisla.
Mynd 7(a) sýnir virkni meginreglunnar um val á einni langsum ham byggt á FP staðlinum í holrými, þ.e. þröngt línubreiddarflutningssvið staðalsins er notað til að auka tap annarra langsum hama, þannig að aðrir langsum hamar eru síaðir út í hamkeppnisferlinu vegna lítillar gegndræpis þeirra, til að ná fram einni langsum hamaðgerð. Að auki er hægt að fá ákveðið svið bylgjulengdarstillingarútgangs með því að stjórna horni og hitastigi FP staðalsins og breyta lengdarhambilinu. MYND 7(b) og (c) sýna óplanar hringsveiflara (NPRO) og snúningsbylgjuhamholaaðferðina sem notuð er til að fá eina langsum hamútgang. Virkni meginreglunnar er að láta geislann breiðast út í eina átt í ómholunni, útrýma á áhrifaríkan hátt ójafnri rúmfræðilegri dreifingu fjölda öfugra agna í venjulegu standbylgjuholrými og forðast þannig áhrif rúmfræðilegrar holubrennsluáhrifa til að ná fram einni langsum hamútgangi. Meginreglan á bak við val á magn-Bragg-grind (VBG) er svipuð og í hálfleiðurum og trefjum með þröngum línubreiddum leysigeislum sem áður var getið, þ.e. með því að nota VBG sem síuþátt, byggt á góðri litrófssértækni og hornsértækni, sveiflast sveiflarinn á ákveðinni bylgjulengd eða bandi til að ná hlutverki lengdarhamsvals, eins og sýnt er á mynd 7(d).
Á sama tíma er hægt að sameina nokkrar aðferðir við val á lengdarham eftir þörfum til að bæta nákvæmni lengdarhamvalsins, þrengja línubreiddina enn frekar eða auka samkeppnisstyrk hamsins með því að kynna ólínulega tíðnibreytingu og aðrar aðferðir, og auka úttaksbylgjulengd leysisins þegar hann starfar í þröngri línubreidd, sem er erfitt að gera fyrir ...hálfleiðara leysirogtrefjalaserar.
(4) Brillouin leysir
Brillouin leysirinn byggir á örvuðum Brillouin dreifingaráhrifum (SBS) til að fá lágt hávaða og þrönga línubreidd. Meginreglan er að með því að samvirka ljóseind og innra hljóðsvið mynda ákveðna tíðnibreytingu Stokes ljóseindanna og magnast stöðugt innan ávinningsbandvíddarinnar.
Mynd 8 sýnir stigmynd SBS umbreytingar og grunnbyggingu Brillouin leysisins.
Vegna lágrar titringstíðni hljóðsviðsins er Brillouin-tíðnibreyting efnisins venjulega aðeins 0,1-2 cm-1, þannig að með 1064 nm leysi sem dæluljósi er Stokes-bylgjulengdin sem myndast oft aðeins um 1064,01 nm, en þetta þýðir einnig að skammtafræðileg umbreytingarhagkvæmni þess er afar mikil (allt að 99,99% í orði kveðnu). Þar að auki, þar sem Brillouin-hagnaðarlínubreidd miðilsins er venjulega aðeins af þeirri stærðargráðu MHZ-ghz (Brillouin-hagnaðarlínubreidd sumra fastra miðla er aðeins um 10 MHz), er hún mun minni en hagnaðarlínubreidd leysiefnisins sem er af þeirri stærðargráðu 100 GHz, þannig að Stokes-örvunin í Brillouin-leysinum getur sýnt greinilega þrengingu á litrófinu eftir endurtekna mögnun í holrýminu, og úttakslínubreidd þess er nokkrum stærðargráðum minni en dælulínubreiddin. Eins og er hefur Brillouin-leysir orðið rannsóknarvettvangur á sviði ljósfræði og margar skýrslur hafa verið birtar um Hz og sub-Hz röð af mjög þröngri línubreidd.
Á undanförnum árum hafa Brillouin tæki með bylgjuleiðarabyggingu komið fram á sviði...örbylgjuljósfræði, og eru að þróast hratt í átt að smækkun, mikilli samþættingu og hærri upplausn. Þar að auki hefur geimleiðandi Brillouin leysirinn, sem byggir á nýjum kristalefnum eins og demöntum, einnig komið í sjónmáli fólks á síðustu tveimur árum, nýstárleg bylting hans í krafti bylgjuleiðarabyggingarinnar og flöskuháls kaskáða SBS, sem hefur aukið afl Brillouin leysisins upp í 10 W stærðargráðu, lagt grunninn að því að auka notkun hans.
Almenn gatnamót
Með stöðugri könnun á nýjustu þekkingu hafa þrönglínubreiddarlaserar orðið ómissandi tæki í vísindarannsóknum með framúrskarandi afköstum sínum, eins og leysigeislamælirinn LIGO til að greina þyngdarbylgjur, sem notar þrönglínubreiddarlasera með einni tíðni.leysirmeð bylgjulengd 1064 nm sem fræljósgjafa og línubreidd fræljóssins er innan 5 kHz. Að auki sýna þröngbreiddar leysir með bylgjulengdarstillanlegri og engu stillingarstökki einnig mikla möguleika á notkun, sérstaklega í samhangandi samskiptum, sem geta fullkomlega uppfyllt þarfir bylgjulengdarskiptingarmargföldunar (WDM) eða tíðniskiptingarmargföldunar (FDM) fyrir bylgjulengdar- (eða tíðni-) stillanleika og er búist við að þeir verði kjarninn í næstu kynslóð farsímasamskiptatækni.
Í framtíðinni mun nýsköpun í leysigeislaefnum og vinnslutækni enn frekar stuðla að þjöppun á leysilínubreidd, bættri tíðnistöðugleika, stækkun bylgjulengdarsviðs og aukinni orku, sem ryður brautina fyrir mannlega könnun á óþekktum heimi.
Birtingartími: 29. nóvember 2023