Laserska tehnologija uske širine, drugi dio
Godine 1960., prvi rubin laser na svijetu bio je laser u čvrstom stanju, karakteriziran velikom izlaznom energijom i širom pokrivenošću talasne dužine. Jedinstvena prostorna struktura solid-state lasera čini ga fleksibilnijim u dizajnu izlaza uske širine linije. Trenutno, glavne metode koje se primjenjuju uključuju metodu kratke šupljine, metodu jednosmjerne prstenaste šupljine, standardnu metodu unutar šupljine, metodu torzionog klatna, metodu zapreminske Braggove rešetke i metodu ubrizgavanja sjemena.
Na slici 7 prikazana je struktura nekoliko tipičnih jedno-longitudinalnih lasera u čvrstom stanju.
Slika 7(a) prikazuje princip rada odabira jednog longitudinalnog moda zasnovanog na standardu FP u šupljini, odnosno, uski spektar širine linije standarda se koristi za povećanje gubitka drugih longitudinalnih modova, tako da drugi longitudinalni modovi se filtriraju u procesu takmičenja u načinu rada zbog svoje male transmitantnosti, kako bi se postigao rad u jednom longitudinalnom modu. Pored toga, određeni opseg izlaznog podešavanja talasne dužine može se dobiti kontrolom ugla i temperature FP standarda i promenom intervala longitudinalnog moda. Fig. 7(b) i (c) prikazuju neplanarni prstenasti oscilator (NPRO) i metod šupljine torzionog klatna koji se koristi za dobijanje jednog izlaza uzdužnog moda. Princip rada je da se snop širi u jednom pravcu u rezonatoru, efektivno eliminiše neravnomernu prostornu distribuciju broja obrnutih čestica u šupljini običnog stojećeg talasa i na taj način izbegava uticaj efekta sagorevanja prostorne rupe kako bi se postigao izlaz u jednom longitudinalnom modu. Princip izbora režima bulk Bragg rešetke (VBG) sličan je onom kod poluprovodničkih i lasera uske širine vlakana spomenutih ranije, odnosno korištenjem VBG-a kao filtarskog elementa, na osnovu njegove dobre spektralne selektivnosti i kutne selektivnosti, oscilator oscilira na određenoj talasnoj dužini ili opsegu kako bi postigao ulogu odabira longitudinalnog moda, kao što je prikazano na slici 7(d).
U isto vrijeme, nekoliko metoda odabira longitudinalnog moda može se kombinirati u skladu s potrebama za poboljšanjem preciznosti odabira longitudinalnog moda, dodatnom sužavanjem širine linije ili povećanjem intenziteta konkurencije modova uvođenjem nelinearne transformacije frekvencije i drugih sredstava, te proširenjem izlazne valne dužine laser dok radi u uskoj liniji, što je teško izvodljivopoluprovodnički laserifiber laseri.
(4) Brillouin laser
Brillouin laser je baziran na efektu stimuliranog Brillouinovog raspršenja (SBS) za postizanje niske razine šuma, uske izlazne tehnologije, njegov princip je kroz interakciju fotona i unutrašnjeg akustičnog polja za proizvodnju određenog pomaka frekvencije Stokesovih fotona, i kontinuirano se pojačava unutar dobiti propusni opseg.
Na slici 8 prikazan je dijagram nivoa SBS konverzije i osnovna struktura Brillouin lasera.
Zbog niske frekvencije vibracija akustičnog polja, Brillouinov pomak frekvencije materijala je obično samo 0,1-2 cm-1, tako da sa laserom od 1064 nm kao svjetlom pumpe, generirana Stokesova talasna dužina je često samo oko 1064,01 nm, ali ovo takođe znači da je njegova efikasnost kvantne konverzije izuzetno visoka (do 99,99% u teoriji). Osim toga, budući da je širina linije Brillouin pojačanja medija obično samo reda veličine MHZ-ghz (Brillouinova širina linije pojačanja nekih čvrstih medija je samo oko 10 MHz), ona je daleko manja od širine linije pojačanja radne tvari lasera reda veličine 100 GHz, tako da Stokes pobuđen u Brillouin laseru može pokazati očigledan fenomen sužavanja spektra nakon višestrukog pojačanja u šupljini, a širina njegove izlazne linije je nekoliko redova veličine uža od širine linije pumpe. Trenutno, Brillouin laser je postao žarište istraživanja u polju fotonike, a bilo je mnogo izvještaja o Hz i sub-Hz redu izlaza ekstremno uske širine linije.
Posljednjih godina, Brillouin uređaji s valovodnom strukturom su se pojavili u oblastimikrotalasna fotonika, i brzo se razvijaju u pravcu minijaturizacije, visoke integracije i veće rezolucije. Osim toga, svemirski Brillouin laser baziran na novim kristalnim materijalima kao što je dijamant također je ušao u viziju ljudi u posljednje dvije godine, svojim inovativnim probojom u snazi strukture valovoda i kaskadnim SBS uskim grlom, snagom Brillouin lasera do 10 W magnitude, postavljajući temelje za proširenje njegove primjene.
Generalni čvor
Uz kontinuirano istraživanje najnovijih znanja, laseri uske širine linije postali su nezamjenjiv alat u naučnim istraživanjima sa svojim odličnim performansama, kao što je laserski interferometar LIGO za detekciju gravitacijskih valova, koji koristi jednofrekventnu usku širinu linije.lasersa talasnom dužinom od 1064 nm kao izvorom sjemena, a širina linije sjemena svjetlosti je unutar 5 kHz. Osim toga, laseri uske širine s podesivim valnim dužinama i bez skoka moda također pokazuju veliki potencijal primjene, posebno u koherentnim komunikacijama, koje mogu savršeno zadovoljiti potrebe multipleksiranja s podjelom valova (WDM) ili frekvencijskom podjelom multipleksiranja (FDM) za valnu dužinu (ili frekvenciju). ) prilagodljivost, i očekuje se da će postati osnovni uređaj sljedeće generacije tehnologije mobilne komunikacije.
U budućnosti, inovacija laserskih materijala i tehnologije obrade dodatno će promovirati kompresiju laserske širine, poboljšanje stabilnosti frekvencije, proširenje raspona valnih dužina i poboljšanje snage, otvarajući put ljudskom istraživanju nepoznatog svijeta.
Vrijeme objave: 29.11.2023