Bu gün biz "monoxromatik" lazeri ekstremal - dar xətt genişliyi lazerinə təqdim edəcəyik. Onun meydana çıxması lazerin bir çox tətbiq sahələrindəki boşluqları doldurur və son illərdə qravitasiya dalğalarının aşkarlanması, liDAR, paylanmış zondlama, yüksək sürətli koherent optik rabitə və digər sahələrdə geniş istifadə olunur ki, bu da bir “missiya”dır. yalnız lazer gücünün təkmilləşdirilməsi ilə tamamlanır.
Dar xətt eni lazer nədir?
“Xətt eni” termini tezlik sahəsində lazerin spektral xətti genişliyinə aiddir, adətən bu spektrin yarım pik tam eni (FWHM) baxımından kəmiyyətcə ölçülür. Xəttin eninə əsasən həyəcanlanmış atomların və ya ionların spontan şüalanması, faza səs-küyü, rezonatorun mexaniki vibrasiyası, temperatur titrəməsi və digər xarici amillər təsir göstərir. Xəttin eninin dəyəri nə qədər kiçik olarsa, spektrin təmizliyi bir o qədər yüksək olar, yəni lazerin monoxromatikliyi bir o qədər yaxşı olar. Belə xüsusiyyətlərə malik lazerlər adətən çox az faza və ya tezlik səsinə və çox az nisbi intensivlik səsinə malikdir. Eyni zamanda, lazerin xətti eninin dəyəri nə qədər kiçik olsa, son dərəcə uzun koherens uzunluğu kimi təzahür edən müvafiq koherens bir o qədər güclüdür.
Dar xətt eni lazerin reallaşdırılması və tətbiqi
Lazerin işçi maddəsinin xas qazanc xətti ilə məhdudlaşır, ənənəvi osilatorun özünə güvənərək dar xətt eni lazerinin çıxışını birbaşa həyata keçirmək demək olar ki, mümkün deyil. Dar xətt eni lazerinin işini həyata keçirmək üçün adətən qazanc spektrində uzununa modulu məhdudlaşdırmaq və ya seçmək, uzununa rejimlər arasında xalis qazanc fərqini artırmaq üçün filtrlərdən, barmaqlıqlardan və digər cihazlardan istifadə etmək lazımdır ki, lazer rezonatorunda bir neçə və ya hətta yalnız bir uzununa rejimin salınması. Bu prosesdə çox vaxt lazer çıxışına səs-küyün təsirinə nəzarət etmək, xarici mühitin vibrasiya və temperatur dəyişiklikləri nəticəsində yaranan spektral xətlərin genişlənməsini minimuma endirmək lazımdır; Eyni zamanda, səs-küyün mənbəyini başa düşmək və lazerin dizaynını optimallaşdırmaq üçün faza və ya tezlik səs-küyünün spektral sıxlığının təhlili ilə birləşdirilə bilər, beləliklə dar xətt genişliyi lazerinin sabit çıxışına nail olmaq olar.
Bir neçə fərqli lazer kateqoriyasının dar xətt genişliyi əməliyyatının həyata keçirilməsinə nəzər salaq.
Yarımkeçirici lazerlər yığcam ölçü, yüksək effektivlik, uzun ömür və iqtisadi üstünlüklərə malikdir.
Ənənəvi olaraq istifadə edilən Fabry-Perot (FP) optik rezonatoruyarımkeçirici lazerlərümumiyyətlə çox uzununa rejimdə salınır və çıxış xəttinin eni nisbətən genişdir, buna görə də dar xətt eninin çıxışını əldə etmək üçün optik əks əlaqəni artırmaq lazımdır.
Paylanmış rəy (DFB) və Paylanmış Bragg əksi (DBR) iki tipik daxili optik əks əlaqə yarımkeçirici lazerlərdir. Kiçik ızgara meydançası və yaxşı dalğa uzunluğu seçiciliyi sayəsində sabit tək tezlikli dar xətt eni çıxışına nail olmaq asandır. İki struktur arasındakı əsas fərq barmaqlığın mövqeyidir: DFB strukturu adətən Bragg ızgarasının dövri strukturunu rezonator boyunca paylayır və DBR-nin rezonatoru adətən əks ızgara strukturundan və birləşdirilmiş qazanc bölgəsindən ibarətdir. son səth. Bundan əlavə, DFB lazerləri aşağı refraktiv indeks kontrastı və aşağı əks etdiriciliyə malik quraşdırılmış barmaqlıqlardan istifadə edir. DBR lazerləri yüksək refraktiv indeks kontrastı və yüksək əks etdiriciliyə malik səth barmaqlıqlarından istifadə edir. Hər iki struktur böyük sərbəst spektral diapazona malikdir və bir neçə nanometr diapazonunda rejim sıçrayışı olmadan dalğa uzunluğunun tənzimləməsini həyata keçirə bilər, burada DBR lazeri daha geniş tənzimləmə diapazonuna malikdir.DFB lazer. Bundan əlavə, yarımkeçirici lazer çipinin çıxan işığını əks etdirmək və tezliyi seçmək üçün xarici optik elementlərdən istifadə edən xarici boşluq optik əks əlaqə texnologiyası da yarımkeçirici lazerin dar xətt genişliyi əməliyyatını həyata keçirə bilər.
(2) Fiber lazerlər
Fiber lazerlər yüksək nasosun çevrilmə səmərəliliyinə, yaxşı şüa keyfiyyətinə və yüksək birləşmə səmərəliliyinə malikdir, bunlar lazer sahəsində ən isti tədqiqat mövzularıdır. İnformasiya əsri kontekstində fiber lazerlər bazarda mövcud olan fiber optik rabitə sistemləri ilə yaxşı uyğunluq təşkil edir. Dar xətt eni, aşağı səs-küy və yaxşı uyğunluq üstünlükləri ilə tək tezlikli fiber lazer onun inkişafının mühüm istiqamətlərindən birinə çevrilmişdir.
Tək uzununa rejimdə işləmə, dar xətt eni çıxışına nail olmaq üçün lif lazerinin əsasını təşkil edir, adətən tək tezlikli lifli lazerin rezonatorunun strukturuna görə DFB tipinə, DBR tipinə və üzük tipinə bölünə bilər. Onların arasında DFB və DBR tək tezlikli lifli lazerlərin iş prinsipi DFB və DBR yarımkeçirici lazerlərin iş prinsipinə bənzəyir.
Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, DFB fiber lazeri lifə paylanmış Bragg ızgarasını yazmaq üçündür. Osilatorun iş dalğa uzunluğu lif dövründən təsirləndiyi üçün uzununa rejim barmaqlığın paylanmış əks əlaqəsi vasitəsilə seçilə bilər. DBR lazerinin lazer rezonatoru adətən bir cüt lif Bragg ızgaraları ilə formalaşır və tək uzununa rejim əsasən dar bant və aşağı əks etdirən lif Bragg ızgaraları ilə seçilir. Lakin uzun rezonatora, mürəkkəb quruluşa və effektiv tezlik ayrı-seçkiliyi mexanizminin olmamasına görə halqavari boşluq rejimin hoppanmasına meyllidir və uzun müddət daimi uzununa rejimdə sabit işləmək çətindir.
Şəkil 1, Tək tezlikli iki tipik xətti strukturfiber lazerlər
Göndərmə vaxtı: 27 noyabr 2023-cü il