Ayarlanabilir lazerin geliştirilmesi ve pazar durumu İkinci bölüm

Ayarlanabilir lazerin gelişimi ve pazar durumu (Bölüm iki)

Çalışma prensibiayarlanabilir lazer

Lazer dalga boyu ayarını elde etmek için kabaca üç ilke vardır. Çoğuayarlanabilir lazerlerGeniş floresan çizgilerine sahip çalışma maddeleri kullanın. Lazeri oluşturan rezonatörler, yalnızca çok dar bir dalga boyu aralığında çok düşük kayıplara sahiptir. Bu nedenle, birincisi, rezonatörün düşük kayıp bölgesine karşılık gelen dalga boyunu bazı elemanlarla (örneğin bir ızgara) değiştirerek lazerin dalga boyunu değiştirmektir. İkincisi, bazı dış parametreleri (örneğin manyetik alan, sıcaklık vb.) değiştirerek lazer geçişinin enerji seviyesini kaydırmaktır. Üçüncüsü, dalga boyu dönüşümü ve ayarlaması elde etmek için doğrusal olmayan etkilerin kullanılmasıdır (bkz. doğrusal olmayan optik, uyarılmış Raman saçılması, optik frekans ikiye katlama, optik parametrik salınım). Birinci ayarlama moduna ait tipik lazerler; boya lazerleri, krizoberil lazerler, renk merkezi lazerler, ayarlanabilir yüksek basınçlı gaz lazerleri ve ayarlanabilir eksimer lazerlerdir.

Ayarlanabilir lazerler, uygulama teknolojisi açısından temel olarak; akım kontrol teknolojisi, sıcaklık kontrol teknolojisi ve mekanik kontrol teknolojisi olarak üçe ayrılır.
Bunlar arasında, elektronik kontrol teknolojisi, enjeksiyon akımını değiştirerek dalga boyu ayarını, NS seviyesinde ayar hızı, geniş ayar bant genişliği ve düşük çıkış gücüyle elde etmeyi amaçlar. Bu teknoloji, esas olarak SG-DBR (örnekleme ızgarası DBR) ve GCSR lazer (yardımcı ızgara yönlü kuplajlı geri örneklemeli yansıma) olmak üzere elektronik kontrol teknolojisine dayanır. Sıcaklık kontrol teknolojisi, lazerin aktif bölgesinin kırılma indisini değiştirerek lazerin çıkış dalga boyunu değiştirir. Teknoloji basit ancak yavaştır ve yalnızca birkaç nm'lik dar bir bant genişliğiyle ayarlanabilir. Sıcaklık kontrol teknolojisine dayanan başlıca teknolojiler şunlardır:DFB lazer(dağıtılmış geri besleme) ve DBR lazer (Dağıtılmış Bragg yansıması). Mekanik kontrol, dalga boyu seçimini tamamlamak için büyük ayarlanabilir bant genişliği ve yüksek çıkış gücüyle MEMS (mikro-elektromekanik sistem) teknolojisine dayanmaktadır. Mekanik kontrol teknolojisine dayanan ana yapılar DFB (dağıtılmış geri besleme), ECL (dış boşluk lazeri) ve VCSEL'dir (dikey boşluk yüzey yayıcı lazer). Aşağıda, ayarlanabilir lazerlerin prensibinin bu yönleri açıklanmaktadır.

Optik iletişim uygulaması

Ayarlanabilir lazer, yeni nesil yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama sistemi ve tüm optik ağlarda 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 mümkün kılar.
Dünya çapındaki şirketler ve araştırma kurumları, ayarlanabilir lazerlerin araştırma ve geliştirme çalışmalarını aktif olarak desteklemekte ve bu alanda sürekli olarak yeni ilerlemeler kaydedilmektedir. Ayarlanabilir lazerlerin performansı sürekli olarak iyileştirilmekte ve maliyetleri sürekli olarak düşürülmektedir. Günümüzde ayarlanabilir lazerler temel olarak iki kategoriye ayrılmaktadır: yarı iletken ayarlanabilir lazerler ve ayarlanabilir fiber lazerler.
Yarı iletken lazerOptik haberleşme sistemlerinde önemli bir ışık kaynağıdır. Küçük boyut, hafiflik, yüksek dönüşüm verimliliği, güç tasarrufu vb. özelliklere sahiptir ve diğer cihazlarla tek çipli optoelektronik entegrasyonu kolaydır. Ayarlanabilir dağıtılmış geri beslemeli lazer, dağıtılmış Bragg aynalı lazer, mikromotor sistemli dikey boşluklu yüzey yayan lazer ve harici boşluklu yarı iletken lazer olarak sınıflandırılabilir.
Ayarlanabilir fiber lazerin kazanç ortamı olarak ve yarı iletken lazer diyotunun pompa kaynağı olarak geliştirilmesi, fiber lazerlerin gelişimini büyük ölçüde desteklemiştir. Ayarlanabilir lazer, katkılı fiberin 80 nm kazanç bant genişliğine dayanmaktadır ve lazer dalga boyunu kontrol etmek ve dalga boyu ayarını gerçekleştirmek için döngüye filtre elemanı eklenmiştir.
Ayarlanabilir yarı iletken lazerlerin geliştirilmesi dünyada oldukça aktif ve ilerleme de oldukça hızlı. Ayarlanabilir lazerler, maliyet ve performans açısından sabit dalga boylu lazerlere yaklaştıkça, iletişim sistemlerinde giderek daha fazla kullanılacak ve geleceğin tüm optik ağlarında önemli bir rol oynayacaklardır.

Gelişim beklentisi
Genellikle çeşitli tek dalga boylu lazerlere dayalı dalga boyu ayarlama mekanizmalarının daha da geliştirilmesiyle geliştirilen birçok ayarlanabilir lazer türü mevcuttur ve bazı ürünler uluslararası pazara sunulmuştur. Sürekli optik ayarlanabilir lazerlerin geliştirilmesine ek olarak, tek bir VCSEL çipi ve bir elektriksel absorpsiyon modülatörü ile entegre ayarlanabilir lazer ve bir örnek ızgara Bragg reflektörü, bir yarı iletken optik amplifikatör ve bir elektriksel absorpsiyon modülatörü ile entegre lazer gibi diğer işlevleri entegre edilmiş ayarlanabilir lazerler de bildirilmiştir.
Dalga boyu ayarlanabilir lazer yaygın olarak kullanıldığından, çeşitli yapıdaki ayarlanabilir lazerler farklı sistemlere uygulanabilir ve her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Dış boşluklu yarı iletken lazer, yüksek çıkış gücü ve sürekli ayarlanabilir dalga boyu sayesinde hassas test cihazlarında geniş bantlı ayarlanabilir bir ışık kaynağı olarak kullanılabilir. Foton entegrasyonu ve geleceğin tüm optik ağlarına uyum sağlama perspektifinden bakıldığında, örnek ızgarası DBR, üstyapılı ızgara DBR ve modülatörler ve amplifikatörlerle entegre ayarlanabilir lazerler, Z için umut verici ayarlanabilir ışık kaynakları olabilir.
Dış boşluklu fiber kafes ayarlanabilir lazer de basit yapısı, dar hat genişliği ve kolay fiber bağlantısıyla gelecek vaat eden bir ışık kaynağı türüdür. EA modülatörü boşluğa entegre edilebilirse, yüksek hızlı ayarlanabilir bir optik soliton kaynağı olarak da kullanılabilir. Ayrıca, fiber lazerlere dayalı ayarlanabilir fiber lazerler son yıllarda önemli ilerleme kaydetmiştir. Ayarlanabilir lazerlerin optik iletişim ışık kaynaklarındaki performansının daha da artması ve pazar payının giderek artması beklenebilir ve bu da oldukça parlak uygulama olanakları sunar.