Dar Hat Genişliği Lazer Teknolojisi İkinci Bölüm
1960 yılında, dünyanın ilk yakut lazeri, yüksek çıkış enerjisi ve daha geniş dalga boyu kapsamı ile karakterize edilen katı hal lazeriydi. Katı hal lazerinin benzersiz mekansal yapısı, dar hat genişliği çıkışının tasarımında onu daha esnek hale getirir. Şu anda uygulanan ana yöntemler arasında kısa boşluk yöntemi, tek yönlü halka boşluk yöntemi, boşluk içi standart yöntem, burulma sarkaç modu boşluk yöntemi, hacim Bragg ızgara yöntemi ve tohum enjeksiyon yöntemi yer almaktadır.
Şekil 7, birkaç tipik tek-uzunlamasına modlu katı-hal lazerinin yapısını göstermektedir.
Şekil 7(a), boşluk içi FP standardına dayalı tek uzunlamasına mod seçiminin çalışma prensibini gösterir, yani standardın dar hat genişliği iletim spektrumu, diğer uzunlamasına modların kaybını artırmak için kullanılır, böylece diğer uzunlamasına modlar, küçük geçirgenlikleri nedeniyle mod rekabeti sürecinde filtrelenir, böylece tek uzunlamasına mod çalışması elde edilir. Ek olarak, FP standardının Açısı ve sıcaklığı kontrol edilerek ve uzunlamasına mod aralığı değiştirilerek belirli bir dalga boyu ayarlama çıktısı aralığı elde edilebilir. Şekil 7(b) ve (c), tek uzunlamasına mod çıktısı elde etmek için kullanılan düzlemsel olmayan halka osilatörünü (NPRO) ve burulma sarkaç modu boşluk yöntemini gösterir. Çalışma prensibi, ışının rezonatörde tek bir yönde yayılmasını sağlamak, sıradan duran dalga boşluğundaki ters parçacıkların sayısının düzensiz mekansal dağılımını etkili bir şekilde ortadan kaldırmak ve böylece tek bir uzunlamasına mod çıkışı elde etmek için mekansal delik yakma etkisinin etkisinden kaçınmaktır. Toplu Bragg kafes (VBG) mod seçiminin prensibi, daha önce bahsedilen yarı iletken ve fiber dar hat genişliği lazerlerinin prensibine benzerdir, yani, iyi spektral seçiciliği ve Açı seçiciliğine dayanarak, VBG'yi bir filtre elemanı olarak kullanarak, osilatör, Şekil 7(d)'de gösterildiği gibi, uzunlamasına mod seçimi rolünü elde etmek için belirli bir dalga boyunda veya bantta salınır.
Aynı zamanda, uzunlamasına mod seçimi doğruluğunu iyileştirmek, hat genişliğini daha da daraltmak veya doğrusal olmayan frekans dönüşümü ve diğer araçları tanıtarak mod rekabet yoğunluğunu artırmak ve dar bir hat genişliğinde çalışırken lazerin çıkış dalga boyunu genişletmek için ihtiyaçlara göre birkaç uzunlamasına mod seçimi yöntemi birleştirilebilir; bu, dar bir hat genişliğinde çalışırken lazerin çıkış dalga boyunu genişletmek için yapılması zordur.yarı iletken lazerVefiber lazerler.
(4) Brillouin lazeri
Brillouin lazeri, düşük gürültülü, dar hat genişliğine sahip çıkış teknolojisi elde etmek için uyarılmış Brillouin saçılması (SBS) etkisine dayanır, prensibi foton ve iç akustik alan etkileşimi yoluyla Stokes fotonlarının belirli bir frekans kaymasını üretmek ve kazanç bant genişliği içinde sürekli olarak yükseltilmesidir.
Şekil 8'de SBS dönüşümünün seviye diyagramı ve Brillouin lazerinin temel yapısı gösterilmektedir.
Akustik alanın düşük titreşim frekansı nedeniyle, malzemenin Brillouin frekans kayması genellikle sadece 0,1-2 cm-1'dir, bu nedenle pompa ışığı olarak 1064 nm lazerle üretilen Stokes dalga boyu genellikle sadece yaklaşık 1064,01 nm'dir, ancak bu aynı zamanda kuantum dönüşüm verimliliğinin son derece yüksek olduğu anlamına gelir (teoride %99,99'a kadar). Ek olarak, ortamın Brillouin kazanç çizgi genişliği genellikle sadece MHZ-ghz mertebesinde olduğundan (bazı katı ortamların Brillouin kazanç çizgi genişliği sadece yaklaşık 10 MHz'dir), 100 GHz mertebesindeki lazer çalışma maddesinin kazanç çizgi genişliğinden çok daha azdır, bu nedenle, Brillouin lazerinde uyarılan Stokes, boşlukta çoklu amplifikasyondan sonra belirgin spektrum daralma fenomeni gösterebilir ve çıkış çizgi genişliği, pompa çizgi genişliğinden birkaç büyüklük mertebesi daha dardır. Günümüzde Brillouin lazeri fotonik alanında önemli bir araştırma merkezi haline gelmiştir ve son derece dar hat genişliğine sahip çıktıların Hz ve Hz altı mertebeleri hakkında birçok rapor bulunmaktadır.
Son yıllarda dalga kılavuzu yapısına sahip Brillouin cihazları alanda ortaya çıkmıştır.mikrodalga fotonikve minyatürleştirme, yüksek entegrasyon ve daha yüksek çözünürlük yönünde hızla gelişiyorlar. Ayrıca, elmas gibi yeni kristal malzemelere dayanan uzayda çalışan Brillouin lazeri de son iki yılda insanların vizyonuna girdi, dalga kılavuzu yapısının gücündeki yenilikçi atılımı ve kademeli SBS darboğazı, Brillouin lazerinin gücünü 10 W büyüklüğüne çıkararak uygulamasını genişletmenin temelini attı.
Genel kavşak
Keskin uçlu bilginin sürekli olarak keşfedilmesiyle, dar hat genişliğine sahip lazerler, tek frekanslı dar hat genişliğine sahip lazer kullanan yerçekimi dalgası tespiti için lazer interferometresi LIGO gibi mükemmel performanslarıyla bilimsel araştırmalarda vazgeçilmez bir araç haline gelmiştir.lazer1064 nm dalga boyunda bir tohum kaynağı ve tohum ışığının hat genişliği 5 kHz içindedir. Ek olarak, dalga boyu ayarlanabilir ve mod atlaması olmayan dar genişlikli lazerler de özellikle tutarlı iletişimlerde büyük uygulama potansiyeli gösterir ve dalga boyu (veya frekans) ayarlanabilirliği için dalga boyu bölmeli çoğullama (WDM) veya frekans bölmeli çoğullama (FDM) ihtiyaçlarını mükemmel bir şekilde karşılayabilir ve gelecek nesil mobil iletişim teknolojisinin temel cihazı olması beklenmektedir.
Gelecekte, lazer malzemeleri ve işleme teknolojisindeki yenilikler, lazer hat genişliğinin sıkıştırılmasını, frekans kararlılığının iyileştirilmesini, dalga boyu aralığının genişletilmesini ve gücün iyileştirilmesini daha da teşvik edecek ve insanın bilinmeyen dünyayı keşfetmesinin önünü açacaktır.
Yayınlanma zamanı: 29-Kas-2023