Nedir?dar çizgi genişliği lazer?
Dar çizgi genişliğine sahip lazer. "Çizgi genişliği" terimi, lazerin spektral çizgi genişliğini ifade eder.lazerFrekans alanında, genellikle spektrumun yarı tepe tam genişliği (FWHM) cinsinden nicelendirilen çizgi genişliği, esas olarak uyarılmış atomların veya iyonların kendiliğinden radyasyonundan, faz gürültüsünden, rezonatörün mekanik titreşiminden, sıcaklık dalgalanmasından ve diğer dış faktörlerden etkilenir. Çizgi genişliğinin değeri ne kadar küçükse, spektrumun saflığı o kadar yüksek, yani lazerin monokromatikliği o kadar iyidir. Bu özelliklere sahip lazerler genellikle çok az faz veya frekans gürültüsüne ve çok az bağıl yoğunluk gürültüsüne sahiptir. Aynı zamanda, lazerin doğrusal genişlik değeri ne kadar küçükse, karşılık gelen tutarlılık o kadar güçlüdür ve bu da son derece uzun bir tutarlılık uzunluğu olarak kendini gösterir.
Dar bant genişliğine sahip lazerin gerçekleştirilmesi ve uygulaması
Lazerin çalışma maddesinin doğal kazanç çizgi genişliğiyle sınırlı olması nedeniyle, geleneksel osilatöre dayanarak doğrudan dar çizgi genişliğine sahip lazer çıkışı elde etmek neredeyse imkansızdır. Dar çizgi genişliğine sahip lazerin çalışmasını gerçekleştirmek için, genellikle filtreler, ızgaralar ve diğer cihazlar kullanılarak kazanç spektrumundaki boyuna modül sınırlandırılır veya seçilir, boyuna modlar arasındaki net kazanç farkı artırılır, böylece lazer rezonatöründe birkaç veya hatta sadece bir boyuna mod salınımı olur. Bu süreçte, genellikle gürültünün lazer çıkışı üzerindeki etkisini kontrol etmek ve dış ortamın titreşim ve sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan spektral çizgilerin genişlemesini en aza indirmek gerekir; aynı zamanda, gürültünün kaynağını anlamak ve lazer tasarımını optimize etmek için faz veya frekans gürültüsü spektral yoğunluğunun analiziyle de birleştirilebilir, böylece dar çizgi genişliğine sahip lazerin kararlı çıkışı elde edilebilir.
Şimdi, farklı lazer kategorilerinin dar hat genişliğinde çalışma özelliğinin nasıl gerçekleştirildiğine bir göz atalım.
Yarı iletken lazerler, kompakt boyut, yüksek verimlilik, uzun ömür ve ekonomik avantajlara sahiptir.
Geleneksel olarak kullanılan Fabry-Perot (FP) optik rezonatörüyarı iletken lazerlerGenellikle çoklu boylamsal modda salınım yapar ve çıkış çizgi genişliği nispeten geniştir, bu nedenle dar çizgi genişliğine sahip bir çıkış elde etmek için optik geri beslemeyi artırmak gerekir.
Dağıtılmış geri beslemeli (DFB Lazer) ve Dağıtılmış Bragg yansımalı (DBR) lazerler, iki tipik dahili optik geri beslemeli yarı iletken lazerdir. Küçük ızgara aralığı ve iyi dalga boyu seçiciliği sayesinde, kararlı tek frekanslı dar çizgi genişliğine sahip çıkış elde etmek kolaydır. İki yapı arasındaki temel fark, ızgaranın konumudur: DFB Lazer yapısı genellikle Bragg ızgarasının periyodik yapısını rezonatör boyunca dağıtır ve DBR'nin rezonatörü genellikle yansıma ızgarası yapısından ve uç yüzeye entegre edilmiş kazanç bölgesinden oluşur. Ek olarak, DFB lazerler düşük kırılma indisi kontrastına ve düşük yansıtıcılığa sahip gömülü ızgaralar kullanır. DBR lazerler ise yüksek kırılma indisi kontrastına ve yüksek yansıtıcılığa sahip yüzey ızgaraları kullanır. Her iki yapı da geniş bir serbest spektral aralığa sahiptir ve birkaç nanometre aralığında mod atlaması olmadan dalga boyu ayarlaması yapabilir; burada DBR lazer, DFB lazere göre daha geniş bir ayarlama aralığına sahiptir.DFB lazerAyrıca, yarı iletken lazer çipinin çıkan ışığını geri beslemek ve frekansı seçmek için harici optik elemanlar kullanan harici boşluklu optik geri besleme teknolojisi de yarı iletken lazerin dar bant genişliğinde çalışmasını sağlayabilir.
(2) Fiber lazerler
Fiber lazerler, yüksek pompa dönüşüm verimliliği, iyi ışın kalitesi ve yüksek kuplaj verimliliği gibi özellikleriyle lazer alanında güncel araştırma konularından biridir. Bilgi çağı bağlamında, fiber lazerler piyasadaki mevcut optik fiber iletişim sistemleriyle iyi bir uyumluluğa sahiptir. Dar hat genişliği, düşük gürültü ve iyi tutarlılık avantajlarına sahip tek frekanslı fiber lazer, gelişiminin önemli yönlerinden biri haline gelmiştir.
Tek frekanslı fiber lazerlerin dar hat genişliğinde çıkış elde etmesinin temelinde tek uzunlamasına modlu çalışma yatmaktadır. Genellikle rezonatör yapısına göre tek frekanslı fiber lazerler DFB tipi, DBR tipi ve halka tipi olarak sınıflandırılabilir. Bunlar arasında, DFB ve DBR tek frekanslı fiber lazerlerin çalışma prensibi, DFB ve DBR yarı iletken lazerlerin çalışma prensibine benzerdir.
1960 yılında, dünyanın ilk yakut lazeri, yüksek çıkış enerjisi ve daha geniş dalga boyu aralığı ile karakterize edilen katı hal lazeriydi. Katı hal lazerinin benzersiz uzamsal yapısı, dar çizgi genişliğine sahip çıkış tasarımında daha fazla esneklik sağlar. Şu anda uygulanan başlıca yöntemler arasında kısa boşluk yöntemi, tek yönlü halka boşluk yöntemi, boşluk içi standart yöntem, burulma sarkaç modu boşluk yöntemi, hacimsel Bragg ızgara yöntemi ve tohum enjeksiyon yöntemi yer almaktadır.
Yayın tarihi: 03-06-2025