Känner du till lasertekniken med smal linjebredd?

Vad tänker du på när du tänker på laser? A  lasersvärd använt av General Grievous i Star Wars? Eller en av de där dödliga laserkanalerna från Resident Evil? Eller Scotts laserögon från X-Men som kan bränna allt? Dessa "lasrar", som de kallas, förekommer ofta i vissa science fiction-verk i form av hög effekt och hög energi, och visar stor kraft (se figur 1).

I det verkliga livet har lasrar också smugit sig in i många branscher, från medicinska områden som laserkosmetologi och myopibehandling till industriella tillverkningsområden som lasermärkning, skärning och svetsning, såväl som banbrytande vetenskapliga områden som radardetektering, mikroskopisk avbildning och kvantkommunikation som har dykt upp de senaste åren. För närvarande har laserteknik gjort enastående bidrag till att främja utvecklingen av nationell försvarssäkerhet, biomedicinsk, intelligent tillverkning och information.

Men behöver lasrarna vi behöver alla ha hög effekt och stor "dödlighet" som visas i filmen?

Först och främst måste vi titta på laserns grundläggande egenskaper som skiljer sig från den traditionella ljuskällan, som visas i figur 2, vi nämnde tidigare i film- och tv-verken att lasern har kraftfulla egenskaper, vanligtvis proportionell mot ljusstyrkan (effekt ) av lasern, men reflekterar också att lasern har goda riktningsegenskaper.

Dessutom är monokromaticitet och koherens också i fokus. Ljuset som emitteras av den vanliga ljuskällan är vanligtvis olika i frekvens, så det innehåller en mängd olika färger, och de olika fotonerna som emitteras av lasern har samma frekvens, så det är en mycket utmärkt monokromatisk ljuskälla. Inte bara det, eftersom laserns exciterade strålningsfotoner är konsekventa i fas, finns det ett fast fasförhållande mellan punkterna på laserstrålens tvärsnitt under inverkan av resonatorn, så jämfört med den vanliga ljuskällan, koherensen av lasern är också utmärkt. I kombination med laserns utmärkta monokromaticitet och koherensegenskaper, även om det inte finns någon "halo" med hög effekt av kilowatt och 10,000 watt, kan lasrar fortfarande användas i stor utsträckning inom spektralteknologi, optisk mätning och andra områden.

Laseregenskaper skiljer sig från traditionella ljuskällor

Idag kommer vi att introducera en "monokromatisk" laser till den extrema lasern med smal linjebredd. Dess uppkomst fyller luckorna i många användningsområden för laser och har på senare år använts i stor utsträckning inom gravitationsvågsdetektering, liDAR, distribuerad avkänning, höghastighets koherent optisk kommunikation och andra områden, vilket är ett "uppdrag" som inte kan kompletteras endast genom att förbättra lasereffekten.

Realisering och tillämpning av laser med smal linjebredd

Begränsad av den inneboende förstärkningslinjebredden hos laserns arbetssubstans, är det nästan omöjligt att direkt realisera utsignalen från lasern med smal linjebredd genom att förlita sig på den traditionella oscillatorn själv. För att förverkliga driften av laser med smal linjebredd är det vanligtvis nödvändigt att använda filter, gitter och andra anordningar för att begränsa eller välja den longitudinella modulen i förstärkningsspektrumet och öka nettoförstärkningsskillnaden mellan de longitudinella moderna, så att det finns några få eller till och med bara en longitudinell modoscillation i laserresonatorn. I denna process är det ofta nödvändigt att kontrollera brusets inverkan på laserutgången och minimera breddningen av spektrallinjerna som orsakas av vibrationer och temperaturförändringar i den yttre miljön; Samtidigt kan den också kombineras med analys av fas- eller frekvensbrusspektraldensitet för att förstå bruskällan och optimera laserns design, för att uppnå stabil utmatning av lasern med smal linjebredd.

Låt oss ta en titt på realiseringen av den smala linjebreddsdriften för flera olika kategorier av lasrar.

1) Halvledarlaser

Halvledarlasrar har fördelarna med kompakt storlek, hög effektivitet, lång livslängd och ekonomiska fördelar.

Den optiska resonatorn Fabry-Perot (FP) som används i traditionella halvledarlasrar oscillerar i allmänhet i multi-longitudinell mod, och utgående linjebredd är relativt bred, så det är nödvändigt att öka den optiska återkopplingen för att få utsignalen med smal linjebredd.

Distribuerad återkoppling (DFB) och distribuerad Bragg-reflektion (DBR) är två typiska interna optiska återkopplingshalvledarlasrar. Deras strukturer och utgångsspektra visas i FIG. 5. På grund av den lilla gitterstigningen och den goda våglängdsselektiviteten är det lätt att uppnå stabil enkelfrekvens med smal linjebredd. Huvudskillnaden mellan de två strukturerna är gittrets position: DFB-strukturen fördelar vanligtvis den periodiska strukturen hos Bragg-gittret genom resonatorn, och resonatorn hos DBR består vanligtvis av reflektionsgitterstrukturen och förstärkningsområdet integrerat i ändytan. Dessutom använder DFB-lasrar inbäddade gitter med låg brytningsindexkontrast och låg reflektivitet. DBR-lasrar använder ytgitter med hög brytningsindexkontrast och hög reflektivitet. Båda strukturerna har ett stort fritt spektralområde och kan utföra våglängdsinställning utan modhopp inom området några nanometer, där DBR-lasern har ett bredare avstämningsområde än DFB-lasern.

Dessutom kan den externa kavitets optiska återkopplingsteknik, som använder externa optiska element för att återkoppla det utgående ljuset från halvledarlaserchipset och välja frekvens, också realisera halvledarlaserns smala linjebreddsdrift.

2) Fiberlasrar

Fiberlasrar har hög pumpomvandlingseffektivitet, bra strålkvalitet och hög kopplingseffektivitet, vilket är heta forskningsämnen inom laserområdet. I samband med informationsåldern har fiberlasrar god kompatibilitet med dagens optiska fiberkommunikationssystem på marknaden. Enfrekvent fiberlaser med fördelarna med smal linjebredd, lågt brus och god koherens har blivit en av de viktiga riktningarna för dess utveckling.

Enstaka longitudinella lägesdrift är kärnan i fiberlasern för att uppnå smal linjebreddsutgång, vanligtvis enligt strukturen hos resonatorn hos enkelfrekvensfiberlasern kan delas in i DFB-typ, DBR-typ och ringtyp. Bland dem liknar arbetsprincipen för DFB och DBR enkelfrekvensfiberlasrar den för DFB och DBR halvledarlasrar.

DFB fiberlaser är att skriva in det distribuerade Bragg-gittret i fibern. Eftersom oscillatorns arbetsvåglängd påverkas av fiberperioden, kan den longitudinella moden väljas genom den fördelade återkopplingen av gittret. Laserresonatorn hos DBR-lasern bildas vanligtvis av ett par Bragg-fiber-gitter, och det enda longitudinella läget väljs huvudsakligen av Bragg-gallret med smalband och lågreflektivitet. Men på grund av dess långa resonator, komplexa struktur och avsaknad av effektiv frekvenssärskiljande mekanism, är den ringformade kaviteten benägen att modhoppa, och det är svårt att arbeta stabilt i konstant longitudinell mod under lång tid.

3) Solid State laser

1960 var världens första rubinlaser en solid state-laser, kännetecknad av en hög uteffekt och en bredare våglängdstäckning. Den unika rumsliga strukturen hos halvledarlasern gör den mer flexibel i utformningen av utdata med smal linjebredd. För närvarande inkluderar de huvudsakliga metoderna som implementeras den korta kavitetsmetoden, envägsringhålighetsmetoden, intrakavitetsstandardmetoden, torsionspendelmodshålighetsmetoden, volym Bragg-gittermetoden och fröinjektionsmetod.

Kontaktinformation:

Om du har några idéer får du gärna prata med oss. Oavsett var våra kunder är och vilka våra krav är, kommer vi att följa vårt mål att ge våra kunder hög kvalitet, låga priser och den bästa servicen.