Karon, atong ipaila ang usa ka "monochromatic" nga laser ngadto sa pinakagrabe - ang pig-ot nga linewidth laser. Ang pagtungha niini nagpuno sa mga kal-ang sa daghang natad sa aplikasyon sa laser, ug sa bag-ohay nga mga tuig kini kaylap nga gigamit sa gravitational wave detection, liDAR, distributed sensing, high-speed coherent optical communication ug uban pang mga natad, nga usa ka "misyon" nga dili makompleto pinaagi lamang sa pagpalambo sa gahum sa laser.
Unsa ang usa ka narrow linewidth laser?
Ang terminong "line width" nagtumong sa spectral line width sa laser sa frequency domain, nga kasagaran gi-quantify gamit ang half-peak full width sa spectrum (FWHM). Ang linewidth kasagaran maapektuhan sa spontaneous radiation sa excited atoms o ions, phase noise, mechanical vibration sa resonator, temperature jitter ug uban pang external factors. Kon mas gamay ang value sa line width, mas taas ang purity sa spectrum, buot ipasabot, mas maayo ang monochromaticity sa laser. Ang mga laser nga adunay ingon nga mga kinaiya kasagaran adunay gamay ra kaayo nga phase o frequency noise ug gamay ra kaayo nga relative intensity noise. Sa samang higayon, kon mas gamay ang linear width value sa laser, mas kusog ang corresponding coherence, nga makita isip taas kaayo nga coherence length.
Pagpatuman ug paggamit sa narrow linewidth laser
Limitado sa kinaiyanhong gain linewidth sa nagtrabaho nga substansiya sa laser, halos imposible nga direktang makuha ang output sa pig-ot nga linewidth laser pinaagi sa pagsalig sa tradisyonal nga oscillator mismo. Aron matuman ang operasyon sa pig-ot nga linewidth laser, kasagaran gikinahanglan ang paggamit og mga filter, grating ug uban pang mga aparato aron limitahan o mapili ang longitudinal modulus sa gain spectrum, dugangan ang net gain difference tali sa longitudinal modes, aron adunay pipila o bisan usa ra ka longitudinal mode oscillation sa laser resonator. Niini nga proseso, kanunay nga gikinahanglan nga kontrolon ang impluwensya sa kasaba sa output sa laser, ug pakunhuran ang pagpalapad sa mga spectral lines nga gipahinabo sa pag-vibrate ug pagbag-o sa temperatura sa gawas nga palibot; Sa parehas nga oras, mahimo usab kini nga iuban sa pag-analisar sa phase o frequency noise spectral density aron masabtan ang gigikanan sa kasaba ug ma-optimize ang disenyo sa laser, aron makab-ot ang lig-on nga output sa pig-ot nga linewidth laser.
Atong tan-awon ang pagkaamgo sa operasyon sa narrow linewidth sa daghang lain-laing mga kategoriya sa mga laser.
Ang mga semiconductor laser adunay mga bentaha sa compact size, taas nga efficiency, taas nga kinabuhi ug mga benepisyo sa ekonomiya.
Ang Fabry-Perot (FP) optical resonator nga gigamit sa tradisyonal ngamga laser nga semiconductorKasagaran kini mo-oscillate sa multi-longitudinal mode, ug ang gilapdon sa output line medyo lapad, busa kinahanglan nga dugangan ang optical feedback aron makuha ang output sa pig-ot nga gilapdon sa linya.
Ang Distributed feedback (DFB) ug Distributed Bragg reflection (DBR) duha ka tipikal nga internal optical feedback semiconductor lasers. Tungod sa gamay nga grating pitch ug maayong wavelength selectivity, dali ra makab-ot ang stable nga single-frequency narrow linewidth output. Ang pangunang kalainan tali sa duha ka istruktura mao ang posisyon sa grating: ang DFB structure kasagaran nag-apod-apod sa periodic structure sa Bragg grating sa tibuok resonator, ug ang resonator sa DBR kasagaran gilangkoban sa reflection grating structure ug sa gain region nga gi-integrate sa end surface. Dugang pa, ang DFB lasers naggamit og embedded gratings nga adunay ubos nga refractive index contrast ug ubos nga reflectivity. Ang DBR lasers naggamit og surface gratings nga adunay taas nga refractive index contrast ug taas nga reflectivity. Ang duha ka istruktura adunay dako nga free spectral range ug makahimo og wavelength tuning nga walay mode jump sa range nga pipila ka nanometer, diin ang DBR laser adunay mas lapad nga tuning range kaysa saLaser sa DFBDugang pa, ang external cavity optical feedback technology, nga naggamit og external optical elements aron i-feedback ang mogawas nga kahayag sa semiconductor laser chip ug pilion ang frequency, mahimo usab nga makatuman sa narrow linewidth operation sa semiconductor laser.
(2) Mga fiber laser
Ang mga fiber laser adunay taas nga pump conversion efficiency, maayong beam quality ug taas nga coupling efficiency, nga mao ang init nga mga hilisgutan sa panukiduki sa natad sa laser. Sa konteksto sa panahon sa impormasyon, ang mga fiber laser adunay maayong pagkaangay sa kasamtangang mga sistema sa komunikasyon sa optical fiber sa merkado. Ang single-frequency fiber laser nga adunay mga bentaha sa pig-ot nga gilapdon sa linya, ubos nga kasaba ug maayong coherence nahimong usa sa mga importanteng direksyon sa pag-uswag niini.
Ang single longitudinal mode operation mao ang kinauyokan sa fiber laser aron makab-ot ang pig-ot nga line-width output, kasagaran sumala sa istruktura sa resonator, ang single frequency fiber laser mahimong bahinon sa DFB type, DBR type ug ring type. Lakip niini, ang prinsipyo sa pagtrabaho sa DFB ug DBR single-frequency fiber lasers parehas sa DFB ug DBR semiconductor lasers.
Sama sa gipakita sa Figure 1, ang DFB fiber laser mao ang pagsulat sa distributed Bragg grating ngadto sa fiber. Tungod kay ang working wavelength sa oscillator apektado sa fiber period, ang longitudinal mode mapili pinaagi sa distributed feedback sa grating. Ang laser resonator sa DBR laser kasagaran giporma sa usa ka pares sa fiber Bragg gratings, ug ang single longitudinal mode kasagaran gipili sa pig-ot nga banda ug ubos nga reflectivity fiber Bragg gratings. Bisan pa, tungod sa taas nga resonator, komplikado nga istruktura ug kakulang sa epektibo nga mekanismo sa frequency discrimination, ang singsing nga porma sa lungag dali nga mo-mode hopping, ug lisud ang pagtrabaho nga lig-on sa kanunay nga longitudinal mode sa dugay nga panahon.
Hulagway 1, Duha ka tipikal nga linear nga istruktura sa single frequencymga fiber laser
Oras sa pag-post: Nob-27-2023