Kas teate kitsa joone laiuse lasertehnoloogiat?

Mida sa arvad, kui mõtled laseritele? A  lasermõõk Kindral Grievous filmis Star Wars? Või üks neist Resident Evili surmavatest laserkanalitest? Või Scotti lasersilmad X-Menist, mis võivad kõike põletada? Need "laserid", nagu neid teatakse, esinevad sageli mõnes ulmekirjanduses suure võimsuse ja suure energiaga, näidates suurt võimsust (vt joonis 1).

Ka päriselus on laserid hiilinud paljudesse tööstusharudesse, alates meditsiinivaldkondadest nagu laserkosmetoloogia ja lühinägelikkuse ravi kuni tööstusliku tootmise valdkondadeni, nagu lasermärgistamine, lõikamine ja keevitamine, aga ka tipptasemel teadusvaldkondadeni, nagu radarituvastus, mikroskoopia. viimastel aastatel esile kerkinud pildistamine ja kvantkommunikatsioon. Praegu on lasertehnoloogia andnud silmapaistva panuse riigikaitse julgeoleku, biomeditsiini, intelligentse tootmise ja teabe arengu edendamisse.

Kas aga laserid, mida me kõik vajame, peavad olema suure võimsusega ja suure "surmavusega", nagu filmis näidatud?

Kõigepealt peame vaatama laseri põhiomadusi, mis erinevad traditsioonilisest valgusallikast, nagu on näidatud joonisel 2, mida mainisime varem filmi- ja teletöödes, laseril on võimsad omadused, mis on tavaliselt võrdelised heledusega (võimsusega ) laseri, vaid peegeldab ka laseril on head suunaomadused.

Lisaks on tähelepanu keskmes ka monokromaatilisus ja koherentsus. Tavalise valgusallika kiirgav valgus on tavaliselt erineva sagedusega, seega sisaldab see erinevaid värve ja laseri kiirgavatel erinevatel footonitel on sama sagedus, seega on tegemist väga suurepärase monokromaatilise valgusallikaga. Vähe sellest, kuna laseri ergastatud kiirgusfootonid on faasis järjekindlad, on laserkiire ristlõike punktide vahel resonaatori toimel fikseeritud faasisuhe, nii et võrreldes tavalise valgusallikaga on koherentsus. laser on samuti suurepärane. Koos laseri suurepäraste monokromaatilisuse ja koherentsusomadustega saab lasereid spektraaltehnoloogias, optilistes mõõtmistes ja muudes valdkondades siiski laialdaselt kasutada, isegi kui puudub suure võimsusega kilovattide ja 10,{2}} vattide "halo".

Laseri omadused erinevad traditsioonilistest valgusallikatest

Täna tutvustame "monokromaatilist" laserit äärmuslikule - kitsa joonelaiusega laserile. Selle tekkimine täidab lüngad paljudes laseri rakendusvaldkondades ja viimastel aastatel on seda laialdaselt kasutatud gravitatsioonilainete tuvastamises, liDAR-is, hajusanduris, kiires koherentses optilises sides ja muudes valdkondades, mis on "missioon", mida ei saa lõpule viia ainult laservõimsuse parandamisega.

Kitsa joonelaiusega laseri realiseerimine ja rakendamine

Piiratuna laseri tööaine loomupärase võimenduse joonelaiusega, on kitsa joonelaiusega laseri väljundi otsene realiseerimine traditsioonilisele ostsillaatorile endale toetudes peaaegu võimatu. Kitsa joonelaiusega laseri töö realiseerimiseks on tavaliselt vaja kasutada filtreid, võre ja muid seadmeid, et piirata või valida pikisuunalist moodulit võimendusspektris ja suurendada netovõimenduse erinevust pikisuunaliste režiimide vahel, nii et paar või isegi ainult üks pikisuunaline võnkumine laserresonaatoris. Selle protsessi käigus on sageli vaja kontrollida müra mõju laseri väljundile ja minimeerida spektrijoonte laienemist, mis on põhjustatud väliskeskkonna vibratsioonist ja temperatuurimuutustest; Samal ajal saab seda kombineerida ka faasi- või sagedusmüra spektraaltiheduse analüüsiga, et mõista müra allikat ja optimeerida laseri disaini, et saavutada kitsa joonelaiusega laseri stabiilne väljund.

Vaatame mitme erineva kategooria laserite kitsa joonelaiuse töö realiseerimist.

1) Pooljuhtlaser

Pooljuhtlaserite eelisteks on kompaktne suurus, kõrge efektiivsus, pikk kasutusiga ja majanduslik kasu.

Traditsioonilistes pooljuhtlaserites kasutatav Fabry-Perot (FP) optiline resonaator võngub üldiselt mitme pikisuunalise režiimiga ja väljundliini laius on suhteliselt lai, mistõttu on kitsa joonelaiuse väljundi saamiseks vaja optilist tagasisidet suurendada.

Hajutatud tagasiside (DFB) ja hajutatud Braggi peegeldus (DBR) on kaks tüüpilist sisemist optilise tagasisidega pooljuhtlaserit. Nende struktuurid ja väljundspektrid on näidatud joonisel fig. 5. Tänu väikesele võre sammule ja heale lainepikkuse selektiivsusele on lihtne saavutada stabiilset ühesageduslikku kitsa joonelaiusega väljundit. Peamine erinevus nende kahe struktuuri vahel on võre asend: DFB struktuur jaotab tavaliselt Braggi võre perioodilise struktuuri kogu resonaatori ulatuses ja DBR-i resonaator koosneb tavaliselt peegeldusvõre struktuurist ja võimenduspiirkonnast, mis on integreeritud otsa pind. Lisaks kasutavad DFB laserid madala murdumisnäitaja kontrasti ja madala peegeldusvõimega sisseehitatud võreid. DBR laserid kasutavad suure murdumisnäitaja kontrasti ja suure peegeldusvõimega pinnavõre. Mõlemal struktuuril on suur vaba spektrivahemik ja need võivad teostada lainepikkuse häälestamist ilma režiimihüppeta mõne nanomeetri vahemikus, kus DBR-laseri häälestusulatus on laiem kui DFB-laseril.

Lisaks saab välise õõnsuse optilise tagasiside tehnoloogia, mis kasutab pooljuhtlaseri kiibi väljuva valguse tagasisidestamiseks ja sageduse valimiseks väliseid optilisi elemente, realiseerida ka pooljuhtlaseri kitsa joonelaiuse töö.

2) Fiiberlaserid

Kiudlaseritel on kõrge pumba muundamise efektiivsus, hea kiire kvaliteet ja kõrge sidumistõhusus, mis on laservaldkonnas kuumad uurimisteemad. Infoajastu kontekstis on kiudlaserid hästi ühilduvad turul praeguste kiudoptiliste sidesüsteemidega. Ühe sagedusega kiudlaserist, mille eelisteks on kitsas joonelaius, madal müratase ja hea koherentsus, on saanud üks selle arengu olulisi suundi.

Ühe pikisuunalise režiimiga töö on kiudlaseri tuum, et saavutada kitsa joonelaiusega väljund, tavaliselt võib ühesagedusliku kiudlaseri resonaatori struktuuri järgi jagada DFB-tüüpi, DBR-tüüpi ja rõnga tüüpi. Nende hulgas on DFB ja DBR ühesageduslike kiudlaserite tööpõhimõte sarnane DFB ja DBR pooljuhtlaserite omaga.

DFB kiudlaser kirjutab kiududesse hajutatud Braggi võre. Kuna ostsillaatori töölainepikkust mõjutab kiu periood, saab pikisuunalist režiimi valida võre hajutatud tagasiside abil. DBR-laseri laserresonaatori moodustavad tavaliselt paar kiud-Braggi võre ja ühe pikisuunalise režiimi valivad peamiselt kitsa riba ja madala peegeldusvõimega kiud Braggi võred. Kuid oma pika resonaatori, keeruka struktuuri ja tõhusa sageduse eristamise mehhanismi puudumise tõttu on rõngakujuline õõnsus kalduvus režiimi hüppamisele ja pidevas pikisuunalises režiimis on raske stabiilselt töötada pikka aega.

3) Tahkislaser

1960. aastal oli maailma esimene rubiinlaser tahkislaser, mida iseloomustas kõrge väljundenergia ja laiem lainepikkuse katvus. Tahkislaseri ainulaadne ruumiline struktuur muudab selle kitsa joonelaiusega väljundi kujundamisel paindlikumaks. Praegu on peamised rakendatud meetodid lühikese õõnsuse meetod, ühesuunaline rõngasõõne meetod, õõnsusesisese standardmeetod, torsioonpendli režiimi õõnsuse meetod, maht-Braggi resti meetod ja seemnete süstimise meetod.

Kontaktinfo:

Kui teil on ideid, võtke meiega ühendust. Pole tähtis, kus meie kliendid on ja millised on meie nõudmised, järgime oma eesmärki pakkuda klientidele kõrget kvaliteeti, madalaid hindu ja parimat teenust.