Razvoj i tržišni status podesivog lasera, drugi dio

Razvoj i tržišni status podesivog lasera (drugi dio)

Princip radapodesivi laser

Postoje otprilike tri principa za postizanje podešavanja talasne dužine lasera. Većinapodesivi laserikoriste radne supstance sa širokim fluorescentnim linijama. Rezonatori koji čine laser imaju vrlo niske gubitke samo u vrlo uskom rasponu valnih dužina. Stoga je prvi način promjena valne dužine lasera promjenom valne dužine koja odgovara području rezonatora s niskim gubicima pomoću nekih elemenata (kao što je rešetka). Drugi način je pomicanje energetskog nivoa laserskog prijelaza promjenom nekih vanjskih parametara (kao što su magnetsko polje, temperatura itd.). Treći način je korištenje nelinearnih efekata za postizanje transformacije i podešavanja valne dužine (vidi nelinearna optika, stimulirano Ramanovo raspršenje, udvostručenje optičke frekvencije, optička parametarska oscilacija). Tipični laseri koji pripadaju prvom načinu podešavanja su laseri s bojama, krizoberilni laseri, laseri s centrima boje, podesivi visokotlačni plinski laseri i podesivi eksimerski laseri.

Podesivi laser sa stanovišta tehnologije realizacije uglavnom se dijeli na: tehnologiju kontrole struje, tehnologiju kontrole temperature i tehnologiju mehaničke kontrole.
Među njima, tehnologija elektronske kontrole postiže podešavanje talasne dužine promjenom struje ubrizgavanja, sa brzinom podešavanja na NS nivou, širokim propusnim opsegom podešavanja, ali malom izlaznom snagom, zasnovanom na tehnologiji elektronske kontrole uglavnom SG-DBR (DBR sa rešetkom za uzorkovanje) i GCSR laseru (pomoćna rešetka sa usmjerenim spajanjem, refleksija unazad sa uzorkovanjem). Tehnologija kontrole temperature mijenja izlaznu talasnu dužinu lasera promjenom indeksa prelamanja aktivnog područja lasera. Tehnologija je jednostavna, ali spora i može se podešavati sa uskom širinom pojasa od samo nekoliko nm. Glavne tehnologije zasnovane na tehnologiji kontrole temperature su...DFB laser(distribuirana povratna sprega) i DBR laser (Distribuirana Braggova refleksija). Mehanička kontrola se uglavnom zasniva na MEMS (mikro-elektromehanički sistem) tehnologiji za kompletan odabir talasne dužine, sa velikim podesivim propusnim opsegom i visokom izlaznom snagom. Glavne strukture zasnovane na tehnologiji mehaničke kontrole su DFB (distribuirana povratna sprega), ECL (vanjski šupljinski laser) i VCSEL (vertikalna šupljinska površinska emitujuća laserska emisija). U nastavku je objašnjen princip podesivih lasera iz ovih aspekata.

Primjena optičke komunikacije

Podesivi laser je ključni optoelektronski uređaj u novoj generaciji sistema za gusto multipleksiranje s podjelom valnih dužina i razmjenu fotona u potpuno optičkoj mreži. Njegova primjena značajno povećava kapacitet, fleksibilnost i skalabilnost sistema prijenosa optičkih vlakana, te je omogućila kontinuirano ili kvazi-kontinuirano podešavanje u širokom rasponu valnih dužina.
Kompanije i istraživačke institucije širom svijeta aktivno promoviraju istraživanje i razvoj podesivih lasera, te se u ovoj oblasti stalno postiže novi napredak. Performanse podesivih lasera se stalno poboljšavaju, a troškovi se stalno smanjuju. Trenutno se podesivi laseri uglavnom dijele u dvije kategorije: poluprovodnički podesivi laseri i podesivi vlaknasti laseri.
Poluprovodnički laserje važan izvor svjetlosti u optičkim komunikacijskim sistemima, koji ima karakteristike male veličine, male težine, visoke efikasnosti konverzije, uštede energije itd., te ga je lako postići optoelektronskom integracijom jednog čipa s drugim uređajima. Može se podijeliti na laser s podesivom distribuiranom povratnom spregom, distribuirani Bragg-ov zrcalni laser, laser s mikromotornim sistemom koji emitira površinu i poluprovodnički laser s vanjskom šupljinom.
Razvoj podesivog vlaknastog lasera kao medija za pojačanje i razvoj poluprovodničke laserske diode kao izvora pumpe uveliko je unaprijedio razvoj vlaknastih lasera. Podesivi laser se zasniva na propusnom opsegu pojačanja od 80 nm dopiranog vlakna, a filterski element se dodaje u petlju za kontrolu talasne dužine lasera i ostvarivanje podešavanja talasne dužine.
Razvoj podesivih poluprovodničkih lasera je veoma aktivan u svijetu, a napredak je takođe veoma brz. Kako se podesivi laseri postepeno približavaju laserima sa fiksnom talasnom dužinom u pogledu troškova i performansi, oni će se neminovno sve više koristiti u komunikacionim sistemima i igrati važnu ulogu u budućim potpuno optičkim mrežama.

Razvojne perspektive
Postoji mnogo vrsta podesivih lasera, koji se uglavnom razvijaju daljnjim uvođenjem mehanizama za podešavanje talasne dužine na osnovu različitih lasera jedne talasne dužine, a neki proizvodi su isporučeni na međunarodno tržište. Pored razvoja kontinuiranih optičkih podesivih lasera, prijavljeni su i podesivi laseri sa integrisanim drugim funkcijama, kao što je podesivi laser integrisan sa jednim VCSEL čipom i modulatorom električne apsorpcije, te laser integrisan sa Bragg reflektorom sa rešetkom uzorka i poluprovodničkim optičkim pojačalom i modulatorom električne apsorpcije.
Budući da se laser s podesivom talasnom dužinom široko koristi, podesivi laseri različitih struktura mogu se primijeniti na različite sisteme, a svaki ima prednosti i nedostatke. Vanjski poluprovodnički laser s šupljinom može se koristiti kao širokopojasni podesivi izvor svjetlosti u preciznim ispitnim instrumentima zbog svoje visoke izlazne snage i kontinuirano podesive talasne dužine. Iz perspektive integracije fotona i ispunjavanja buduće potpuno optičke mreže, DBR s rešetkom uzorka, DBR s superstrukturiranom rešetkom i podesivi laseri integrirani s modulatorima i pojačalima mogu biti obećavajući podesivi izvori svjetlosti za Z.
Podesivi laser sa vlaknastom rešetkom i vanjskom šupljinom je također obećavajuća vrsta izvora svjetlosti, koja ima jednostavnu strukturu, usku širinu linije i jednostavno spajanje vlakana. Ako se EA modulator može integrirati u šupljinu, može se koristiti i kao brzi podesivi optički solitonski izvor. Osim toga, podesivi vlaknasti laseri bazirani na vlaknastim laserima ostvarili su značajan napredak posljednjih godina. Može se očekivati ​​da će se performanse podesivih lasera u optičkim komunikacijskim izvorima svjetlosti dodatno poboljšati, a tržišni udio će se postepeno povećavati, s vrlo svijetlim izgledima za primjenu.