Ayarlanabilir lazerin geliştirilmesi ve pazar durumu İkinci Bölüm

Ayarlanabilir lazerin geliştirilmesi ve pazar durumu (İkinci Bölüm)

Çalışma prensibiayarlanabilir lazer

Lazer dalga boyu ayarlamasını gerçekleştirmek için kabaca üç prensip vardır. Enayarlanabilir lazerlergeniş floresan çizgilere sahip çalışma maddeleri kullanın. Lazeri oluşturan rezonatörler yalnızca çok dar bir dalga boyu aralığında çok düşük kayıplara sahiptir. Bu nedenle ilki, rezonatörün düşük kayıp bölgesine karşılık gelen dalga boyunu bazı elementler (ızgara gibi) ile değiştirerek lazerin dalga boyunu değiştirmektir. İkincisi ise bazı dış parametreleri (manyetik alan, sıcaklık vb.) değiştirerek lazer geçişinin enerji seviyesini değiştirmektir. Üçüncüsü, dalga boyu dönüşümü ve ayarlamayı gerçekleştirmek için doğrusal olmayan etkilerin kullanılmasıdır (bkz. doğrusal olmayan optik, uyarılmış Raman saçılımı, optik frekansın iki katına çıkarılması, optik parametrik salınım). Birinci ayarlama moduna ait tipik lazerler, boya lazerleri, krizoberil lazerler, renk merkezi lazerleri, ayarlanabilir yüksek basınçlı gaz lazerleri ve ayarlanabilir excimer lazerlerdir.

Gerçekleştirme teknolojisi açısından ayarlanabilir lazer esas olarak şu bölümlere ayrılır: mevcut kontrol teknolojisi, sıcaklık kontrol teknolojisi ve mekanik kontrol teknolojisi.
Bunların arasında elektronik kontrol teknolojisi, NS düzeyinde ayar hızı, geniş ayar bant genişliği, ancak küçük çıkış gücü ile enjeksiyon akımını değiştirerek, esas olarak SG-DBR (örnekleme ızgarası DBR) ve elektronik kontrol teknolojisine dayalı olarak dalga boyu ayarlamayı elde etmektir. GCSR lazer (yardımcı ızgara yönlü bağlantı geriye doğru örnekleme yansıması). Sıcaklık kontrol teknolojisi, lazerin aktif bölgesinin kırılma indisini değiştirerek lazerin çıkış dalga boyunu değiştirir. Teknoloji basit ama yavaştır ve yalnızca birkaç nm'lik dar bant genişliğiyle ayarlanabilmektedir. Sıcaklık kontrol teknolojisine dayanan ana olanlar:DFB lazer(dağıtılmış geri bildirim) ve DBR lazer (Dağıtılmış Bragg yansıması). Mekanik kontrol, büyük ayarlanabilir bant genişliği, yüksek çıkış gücü ile dalga boyu seçimini tamamlamak için esas olarak MEMS (mikro-elektro-mekanik sistem) teknolojisine dayanmaktadır. Mekanik kontrol teknolojisine dayanan ana yapılar DFB (dağıtılmış geri besleme), ECL (dış boşluk lazeri) ve VCSEL'dir (dikey boşluk yüzey yayan lazer). Ayarlanabilir lazerlerin prensibinin bu yönlerinden aşağıdakiler açıklanmaktadır.

Optik iletişim uygulaması

Ayarlanabilir lazer, yeni nesil yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama sistemi ve tamamen optik ağda foton değişiminde önemli bir optoelektronik cihazdır. Uygulaması, optik fiber iletim sisteminin kapasitesini, esnekliğini ve ölçeklenebilirliğini büyük ölçüde artırır ve geniş bir dalga boyu aralığında sürekli veya yarı sürekli ayarlamayı gerçekleştirir.
Dünyanın dört bir yanındaki şirketler ve araştırma kurumları, ayarlanabilir lazerlerin araştırma ve geliştirmesini aktif olarak teşvik ediyor ve bu alanda sürekli yeni ilerlemeler kaydediliyor. Ayarlanabilir lazerlerin performansı sürekli olarak geliştirilmekte ve maliyet sürekli olarak azaltılmaktadır. Şu anda ayarlanabilir lazerler temel olarak iki kategoriye ayrılmaktadır: yarı iletken ayarlanabilir lazerler ve ayarlanabilir fiber lazerler.
Yarı iletken lazerKüçük boyutlu, hafif, yüksek dönüşüm verimliliği, güç tasarrufu vb. özelliklere sahip olan ve diğer cihazlarla tek çipli optoelektronik entegrasyonun sağlanması kolay olan optik iletişim sisteminde önemli bir ışık kaynağıdır. Ayarlanabilir dağıtılmış geri besleme lazeri, dağıtılmış Bragg ayna lazeri, mikromotor sistemi dikey boşluklu yüzey yayan lazer ve harici boşluklu yarı iletken lazere ayrılabilir.
Kazanç ortamı olarak ayarlanabilir fiber lazerin ve pompa kaynağı olarak yarı iletken lazer diyotun geliştirilmesi, fiber lazerlerin gelişimini büyük ölçüde teşvik etmiştir. Ayarlanabilir lazer, katkılı fiberin 80 nm kazanç bant genişliğini temel alır ve lazer dalga boyunu kontrol etmek ve dalga boyu ayarını gerçekleştirmek için filtre elemanı döngüye eklenir.
Ayarlanabilir yarı iletken lazerin gelişimi dünyada oldukça aktif ve ilerleme de çok hızlı. Ayarlanabilir lazerler, maliyet ve performans açısından giderek sabit dalga boylu lazerlere yaklaştıkça, kaçınılmaz olarak iletişim sistemlerinde giderek daha fazla kullanılacak ve geleceğin tüm optik ağlarında önemli bir rol oynayacaktır.

Gelişme beklentisi
Genellikle çeşitli tek dalga boylu lazerlere dayanarak dalga boyu ayarlama mekanizmalarının daha da tanıtılmasıyla geliştirilen birçok ayarlanabilir lazer türü vardır ve bazı ürünler uluslararası pazara tedarik edilmiştir. Sürekli optik ayarlanabilir lazerlerin geliştirilmesine ek olarak, tek bir VCSEL çipi ve bir elektriksel absorpsiyon modülatörü ile entegre edilmiş ayarlanabilir lazer ve bir örnek ızgaralı Bragg reflektörü ile entegre edilmiş lazer gibi entegre diğer işlevlere sahip ayarlanabilir lazerler de rapor edilmiştir. ve bir yarı iletken optik amplifikatör ve bir elektriksel absorpsiyon modülatörü.
Dalga boyu ayarlanabilir lazer yaygın olarak kullanıldığından, çeşitli yapılara sahip ayarlanabilir lazer farklı sistemlere uygulanabilir ve her birinin avantaj ve dezavantajları vardır. Dış boşluklu yarı iletken lazer, yüksek çıkış gücü ve sürekli ayarlanabilir dalga boyu nedeniyle hassas test cihazlarında geniş bantlı ayarlanabilir bir ışık kaynağı olarak kullanılabilir. Foton entegrasyonu ve gelecekteki tüm optik ağların karşılanması açısından bakıldığında, örnek ızgaralı DBR, üst yapılı ızgaralı DBR ve modülatörler ve amplifikatörlerle entegre edilmiş ayarlanabilir lazerler, Z için umut verici ayarlanabilir ışık kaynakları olabilir.
Dış boşluklu fiber ızgaralı ayarlanabilir lazer, basit yapıya, dar çizgi genişliğine ve kolay fiber bağlantısına sahip, umut verici bir ışık kaynağıdır. EA modülatörü boşluğa entegre edilebilirse yüksek hızlı ayarlanabilir optik soliton kaynağı olarak da kullanılabilir. Ayrıca fiber lazerlere dayanan ayarlanabilir fiber lazerler son yıllarda önemli ilerleme kaydetmiştir. Optik iletişim ışık kaynaklarındaki ayarlanabilir lazerlerin performansının daha da geliştirilmesi ve çok parlak uygulama beklentileriyle pazar payının giderek artması beklenebilir.