ໃນມື້ນີ້, ພວກເຮົາຈະແນະນໍາ laser "monochromatic" ທີ່ສຸດ - laser linewidth ແຄບ. ການປະກົດຕົວຂອງມັນຕື່ມຊ່ອງຫວ່າງໃນຫຼາຍຂົງເຂດຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເລເຊີ, ແລະໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການກວດສອບຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ, liDAR, ການຮັບຮູ້ການແຈກຢາຍ, ການສື່ສານທາງ optical ຄວາມໄວສູງແລະຂົງເຂດອື່ນໆ, ເຊິ່ງເປັນ "ພາລະກິດ" ທີ່ບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້. ສໍາເລັດພຽງແຕ່ໂດຍການປັບປຸງພະລັງງານ laser.
laser linewidth ແຄບແມ່ນຫຍັງ?
ຄໍາວ່າ "ຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນ" ຫມາຍເຖິງຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນ spectral ຂອງເລເຊີໃນໂດເມນຄວາມຖີ່, ເຊິ່ງມັກຈະຖືກຄິດໄລ່ໃນແງ່ຂອງຄວາມກວ້າງເຄິ່ງສູງສຸດຂອງ spectrum (FWHM). linewidth ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກລັງສີ spontaneous ຂອງປະລໍາມະນູຕື່ນເຕັ້ນຫຼື ions, ສິ່ງລົບກວນໄລຍະ, ການສັ່ນສະເທືອນກົນຈັກຂອງ resonator, jitter ອຸນຫະພູມແລະປັດໃຈພາຍນອກອື່ນໆ. ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າມູນຄ່າຂອງຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນ, ຄວາມບໍລິສຸດຂອງ spectrum ສູງຂຶ້ນ, ນັ້ນແມ່ນ, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງເລເຊີທີ່ດີກວ່າ. ເລເຊີທີ່ມີລັກສະນະດັ່ງກ່າວມັກຈະມີສຽງລົບກວນໄລຍະ ຫຼືຄວາມຖີ່ໜ້ອຍຫຼາຍ ແລະສິ່ງລົບກວນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງພີ່ນ້ອງໜ້ອຍຫຼາຍ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ການຂະຫນາດນ້ອຍຂອງຄ່າຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນຊື່ຂອງ laser ໄດ້, ຄວາມເຂັ້ມແຂງທີ່ສອດຄ້ອງກັນ, ຊຶ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເປັນຄວາມຍາວຂອງຄວາມສອດຄ່ອງຍາວທີ່ສຸດ.
ການປະຕິບັດຕົວຈິງແລະການນໍາໃຊ້ laser linewidth ແຄບ
ຈໍາກັດໂດຍ linewidth ໄດ້ຮັບປະກົດຂຶ້ນຂອງສານເຮັດວຽກຂອງ laser ໄດ້, ມັນເກືອບເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະຮັບຮູ້ໂດຍກົງຜົນຜະລິດຂອງ laser linewidth ແຄບໂດຍການອີງໃສ່ oscillator ແບບດັ້ງເດີມຂອງມັນເອງ. ເພື່ອຮັບຮູ້ການເຮັດວຽກຂອງເລເຊີເສັ້ນແຄບ, ປົກກະຕິແລ້ວມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ຕົວກອງ, grating ແລະອຸປະກອນອື່ນໆເພື່ອຈໍາກັດຫຼືເລືອກໂມດູນຕາມລວງຍາວໃນ spectrum ເພີ່ມ, ເພີ່ມຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຜົນປະໂຫຍດສຸດທິລະຫວ່າງຮູບແບບຕາມລວງຍາວ, ດັ່ງນັ້ນມີ ບໍ່ຫຼາຍປານໃດຫຼືແມ້ກະທັ້ງຫນຶ່ງ oscillation ຮູບແບບຕາມລວງຍາວໃນເລເຊີ resonator. ໃນຂະບວນການນີ້, ມັນມັກຈະມີຄວາມຈໍາເປັນທີ່ຈະຄວບຄຸມອິດທິພົນຂອງສິ່ງລົບກວນໃນຜົນຜະລິດເລເຊີ, ແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກວ້າງຂອງສາຍ spectral ທີ່ເກີດຈາກການສັ່ນສະເທືອນແລະການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມຂອງສະພາບແວດລ້ອມພາຍນອກ; ໃນເວລາດຽວກັນ, ມັນຍັງສາມາດປະສົມປະສານກັບການວິເຄາະໄລຍະຫຼືຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຖີ່ຂອງສິ່ງລົບກວນ spectral ເພື່ອເຂົ້າໃຈແຫຼ່ງຂອງສິ່ງລົບກວນແລະ optimize ການອອກແບບຂອງ laser ໄດ້, ດັ່ງນັ້ນເພື່ອບັນລຸຜົນຜະລິດທີ່ຫມັ້ນຄົງຂອງເລເຊີ linewidth ແຄບ.
ຂໍໃຫ້ພິຈາລະນາການປະຕິບັດຕົວຈິງຂອງເສັ້ນແຄບຂອງເລເຊີຫຼາຍປະເພດ.
ເລເຊີ semiconductor ມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຂະຫນາດກະທັດລັດ, ປະສິດທິພາບສູງ, ຊີວິດຍາວແລະຜົນປະໂຫຍດທາງດ້ານເສດຖະກິດ.
ເຄື່ອງສະທ້ອນແສງ Fabry-Perot (FP) ທີ່ໃຊ້ໃນແບບດັ້ງເດີມເລເຊີ semiconductorໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ oscillates ໃນຮູບແບບຫຼາຍລວງຍາວ, ແລະຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນຜົນຜະລິດແມ່ນຂ້ອນຂ້າງກວ້າງ, ສະນັ້ນມັນຈໍາເປັນຕ້ອງເພີ່ມຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນ optical ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນຜະລິດຂອງຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນແຄບ.
Distributed feedback (DFB) ແລະ Distributed Bragg reflection (DBR) ແມ່ນສອງເລເຊີ semiconductor optical ພາຍໃນແບບປົກກະຕິ. ເນື່ອງຈາກ pitch grating ຂະຫນາດນ້ອຍແລະການເລືອກເອົາ wavelength ທີ່ດີ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະບັນລຸຜົນຜະລິດ linewidth ແຄບຄວາມຖີ່ດຽວຄວາມຫມັ້ນຄົງ. ຄວາມແຕກຕ່າງຕົ້ນຕໍລະຫວ່າງສອງໂຄງສ້າງແມ່ນຕໍາແຫນ່ງຂອງ grating: ໂຄງສ້າງ DFB ມັກຈະແຈກຢາຍໂຄງສ້າງແຕ່ລະໄລຍະຂອງ grating Bragg ຕະຫຼອດ resonator, ແລະ resonator ຂອງ DBR ປົກກະຕິແລ້ວປະກອບດ້ວຍໂຄງສ້າງ grating ສະທ້ອນແລະພາກພື້ນທີ່ໄດ້ຮັບປະສົມປະສານເຂົ້າໄປໃນ. ດ້ານສຸດທ້າຍ. ນອກຈາກນັ້ນ, lasers DFB ໃຊ້ gratings ຝັງທີ່ມີຄວາມຄົມຊັດດັດຊະນີ refractive ຕ່ໍາແລະການສະທ້ອນຕ່ໍາ. ເລເຊີ DBR ໃຊ້ gratings ດ້ານທີ່ມີດັດຊະນີ refractive ກົງກັນຂ້າມແລະການສະທ້ອນສູງ. ໂຄງສ້າງທັງສອງມີຂອບເຂດ spectral ຟຣີຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະສາມາດປະຕິບັດການປັບຄວາມຍາວ wavelength ໂດຍບໍ່ມີການເຕັ້ນໄປຫາ mode ໃນລະດັບຂອງ nanometers ບໍ່ຫຼາຍປານໃດ, ບ່ອນທີ່ laser DBR ມີລະດັບການປັບໄດ້ກວ້າງກວ່າ.ເລເຊີ DFB. ນອກຈາກນັ້ນ, ເທກໂນໂລຍີການຕອບຮັບ optical ຢູ່ຕາມໂກນພາຍນອກ, ເຊິ່ງໃຊ້ອົງປະກອບ optical ພາຍນອກເພື່ອສະແດງຄວາມຄິດເຫັນຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ອອກມາຂອງຊິບເລເຊີ semiconductor ແລະເລືອກຄວາມຖີ່, ຍັງສາມາດຮັບຮູ້ການດໍາເນີນງານເສັ້ນແຄບຂອງເລເຊີ semiconductor.
(2) ເລເຊີເສັ້ນໄຍ
ເລເຊີເສັ້ນໄຍມີປະສິດຕິພາບການແປງປັ໊ມສູງ, ຄຸນນະພາບ beam ທີ່ດີແລະປະສິດທິພາບການສົມທົບສູງ, ຊຶ່ງເປັນຫົວຂໍ້ຄົ້ນຄ້ວາຮ້ອນໃນພາກສະຫນາມເລເຊີ. ໃນສະພາບການຂອງອາຍຸຂໍ້ມູນຂ່າວສານ, lasers ເສັ້ນໄຍມີຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ດີກັບລະບົບການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical ໃນປະຈຸບັນໃນຕະຫຼາດ. ເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວທີ່ມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນແຄບ, ສຽງຕ່ໍາແລະຄວາມສອດຄ່ອງທີ່ດີໄດ້ກາຍເປັນຫນຶ່ງໃນທິດທາງທີ່ສໍາຄັນຂອງການພັດທະນາຂອງມັນ.
ການດໍາເນີນງານແບບຍາວເສັ້ນດ່ຽວເປັນຫຼັກຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍເພື່ອບັນລຸຜົນຜະລິດເສັ້ນແຄບ, ຕາມປົກກະຕິຕາມໂຄງສ້າງຂອງ resonator ຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວສາມາດແບ່ງອອກເປັນປະເພດ DFB, ປະເພດ DBR ແລະປະເພດວົງແຫວນ. ໃນບັນດາພວກມັນ, ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວ DFB ແລະ DBR ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບເລເຊີ DFB ແລະ DBR semiconductor.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1, DFB fiber laser ແມ່ນການຂຽນ grating Bragg ທີ່ແຈກຢາຍເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ. ເນື່ອງຈາກວ່າຄວາມຍາວຂອງຄື້ນການເຮັດວຽກຂອງ oscillator ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກໄລຍະເວລາຂອງເສັ້ນໄຍ, ຮູບແບບຕາມລວງຍາວສາມາດເລືອກໄດ້ໂດຍຜ່ານຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນທີ່ແຈກຢາຍຂອງ grating. ເລເຊີ resonator ຂອງ DBR laser ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍຄູ່ຂອງເສັ້ນໄຍ Bragg gratings, ແລະຮູບແບບຕາມລວງຍາວດຽວແມ່ນເລືອກຕົ້ນຕໍໂດຍແຖບແຄບແລະເສັ້ນໄຍ Bragg gratings ສະທ້ອນຕ່ໍາ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກວ່າ resonator ຍາວຂອງຕົນ, ໂຄງປະກອບການສະລັບສັບຊ້ອນແລະຂາດກົນໄກການຈໍາແນກຄວາມຖີ່ປະສິດທິພາບ, ຢູ່ຕາມໂກນຮູບວົງແມ່ນມັກຈະເປັນຮູບແບບ hopping, ແລະມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະເຮັດວຽກຄົງທີ່ໃນຮູບແບບຍາວຄົງທີ່ສໍາລັບເວລາດົນນານ.
ຮູບທີ 1, ສອງໂຄງສ້າງເສັ້ນປົກກະຕິຂອງຄວາມຖີ່ດຽວlasers ເສັ້ນໄຍ
ເວລາປະກາດ: 27-11-2023