Ing pangembangan laser linewidth sempit nganti saiki, evolusi mekanisme umpan balik laser wis sinonim karo evolusi struktur resonator laser. Ing ngisor iki, macem-macem konfigurasi teknologi laser linewidth sing sempit dienalake miturut urutan evolusi resonator laser.
Laser rongga utama tunggal bisa dipérang sacara struktural dadi rongga linier lan rongga cincin, lan kanthi dawa rongga, dadi rongga cendhak lan struktur rongga dawa. Laser rongga cendhak nduweni spasi mode longitudinal sing gedhe, sing luwih mupangati kanggo nggayuh operasi mode longitudinal tunggal (SLM), nanging nandhang garis lebar rongga intrinsik sing amba lan angel nyuda gangguan. Struktur long-rongga sipate nuduhake ciri linewidth sempit lan ngidini integrasi macem-macem piranti optik karo konfigurasi fleksibel; Nanging, tantangan teknise yaiku kanggo nggayuh operasi SLM amarga jarak mode longitudinal sing cilik banget.
Minangka konfigurasi klasik rongga utama laser, rongga linear nduweni kaluwihan kayata struktur sing prasaja, efisiensi dhuwur, lan manipulasi sing gampang. Secara historis, sinar laser sejati pisanan digawe nggunakake struktur rongga linier F-P. Kanthi advancements sakteruse ing ilmu lan teknologi, struktur F-P wis digunakake digunakake ing laser semikonduktor, laser serat, lan laser ngalangi-negara.
Rongga dering minangka modifikasi saka rongga linear klasik, ngatasi kekurangan spasial hole-burning saka rongga linear kanthi ngganti kolom gelombang ngadeg kanthi gelombang lelungan kanggo entuk amplifikasi sinyal optik siklik. Didorong dening pangembangan piranti serat optik, laser serat kanthi struktur kabeh-serat fleksibel wis entuk perhatian sing akeh lan wis dadi kategori laser sing paling cepet berkembang sajrone rong dekade kepungkur.
Laser non-planar ring oscillator (NPRO) makili konfigurasi laser gelombang lelungan khusus. Biasane, rongga utama laser kuwi kasusun saka kristal monolithic, kang ngatur negara polarisasi laser liwat bayangan mburi-pasuryan kristal lan Magnetik kolom external kanggo mujudaken operasi laser unidirectional. Desain iki nyuda beban termal saka resonator laser, menehi stabilitas luar biasa ing dawa gelombang lan daya, lan fitur linewidth sempit.
Diwatesi dening faktor kayata dawa rongga sing cendhak banget lan mundhut intrinsik sing dhuwur, konfigurasi laser rongga rongga linier F-P adhedhasar umpan balik intra-rongga nandhang wektu interaksi foton sing winates lan angel ngilangi emisi spontan saka medium gain. Kanggo ngatasi masalah iki, peneliti ngusulake konfigurasi umpan balik rongga eksternal. Rongga njaba fungsi kanggo ndawakake wektu interaksi foton lan feed foton disaring bali menyang growong utama, mangkono ngoptimalake kinerja laser lan compressing linewidth. Struktur rongga njaba sing prasaja awal adhedhasar optik spasial, kayata konfigurasi Littrow lan Littman, nggunakake kemampuan dispersi spektral saka grating kanggo nyuntik maneh sinyal laser sing diresiki menyang rongga utama laser, nggunakake frekuensi narik rongga utama kanggo entuk kompresi lebar garis. Struktur rongga eksternal siji iki banjur ditambahi dadi laser serat lan laser semikonduktor.
Tantangan teknis saka konfigurasi laser umpan balik rongga eksternal dumunung ing pencocokan fase antarane rongga njaba lan rongga utama. Panliten wis nuduhake yen fase spasial sinyal umpan balik rongga eksternal penting kanggo nemtokake ambang laser, frekuensi, lan daya output relatif, lan mode longitudinal laser sensitif banget marang intensitas lan fase sinyal umpan balik.
Konfigurasi Laser DBR
Kanggo nambah stabilitas sistem laser lan nggabungake piranti selektif dawa gelombang menyang struktur rongga utama, konfigurasi DBR dikembangake. Dirancang adhedhasar resonator F-P, resonator DBR ngganti pangilon saka struktur F-P kanthi struktur Bragg pasif periodik kanggo menehi umpan balik optik. Amarga efek nyaring sisir periodik saka struktur Bragg ing mode interferensi laser, rongga utama DBR nduweni ciri nyaring. Digabungake karo jarak mode longitudinal gedhe sing diwenehake dening struktur rongga cendhak, operasi SLM wis gampang digayuh. Sanajan struktur Bragg periodik wiwitane dirancang mung kanggo pilihan dawa gelombang, saka perspektif struktur rongga, struktur kasebut uga nggambarake evolusi struktur rongga tunggal kanthi permukaan umpan balik sing tambah akeh.
Diklasifikasikake kanthi medium gain, laser DBR kalebu laser semikonduktor lan laser serat. Laser semikonduktor nduweni kaluwihan alami ing kompatibilitas fabrikasi karo bahan semikonduktor lan teknologi pangolahan mikro-nano. Akeh proses manufaktur semikonduktor, kayata epitaksi sekunder, deposisi uap kimia, fotolitografi langkah, nanoimprinting, etsa sinar elektron, lan etsa ion, bisa langsung ditrapake kanggo riset lan fabrikasi laser semikonduktor.
Laser serat DBR muncul luwih cepet tinimbang laser semikonduktor DBR, utamane diwatesi dening pangembangan pangolahan pandu gelombang serat lan teknologi multi-doping konsentrasi dhuwur. Saiki, teknik fabrikasi pandu gelombang serat umum kalebu masking fase cacat oksigen lan pangolahan laser femtosecond, dene teknologi doping serat konsentrasi dhuwur nyakup deposisi uap kimia sing dimodifikasi (MCVD) lan deposisi uap kimia plasma permukaan (SCVD).
Struktur resonator liyane adhedhasar grating Bragg yaiku konfigurasi DFB. Rongga utama laser DFB nggabungake struktur Bragg karo wilayah aktif lan ngenalake wilayah shift fase ing tengah struktur kanggo pilihan dawa gelombang. Minangka ditampilake ing Fig. 3 (b), konfigurasi iki nduweni tingkat integrasi lan kesatuan struktur sing luwih dhuwur, lan ngurangi masalah kayata drift dawa gelombang sing abot lan mode hopping ing struktur DBR, dadi konfigurasi laser sing paling stabil lan praktis ing tahap saiki.
Tantangan teknis saka laser DFB dumunung ing pabrikan struktur grating. Ana rong cara utama kanggo nggawe grating ing laser semikonduktor DBR: epitaksi sekunder lan etsa permukaan. Umpan balik kisi regrown (RGF) -Laser semikonduktor DFB nggunakake epitaksi sekunder lan fotolitografi kanggo ngembangake kisi indeks bias rendah ing wilayah aktif. Cara iki ngreksa struktur lapisan aktif karo mundhut kurang, nggampangake pabrikan resonator dhuwur-Q. Kisi-kisi lumahing (SG)-DFB semikonduktor laser ndherek langsung etching lapisan grating ing lumahing wilayah aktif. Pendekatan iki luwih rumit, mbutuhake pangaturan sing tepat miturut materi wilayah aktif lan ion doping, lan nuduhake kerugian sing luwih dhuwur, nanging nawakake kurungan optik sing luwih kuat lan kemampuan supresi mode sing luwih dhuwur.
Kaya laser serat DBR, laser serat DFB gumantung ing kemajuan ing pangolahan waveguide serat lan teknologi serat doped konsentrasi dhuwur. Dibandhingake karo laser serat DBR, laser serat DFB nuduhke tantangan sing luwih gedhe ing fabrikasi grating amarga karakteristik panyerepan gelombang ion langka-bumi.
Laser rongga utama rongga cendhak kayata DFB lan DBR wis winates wektu interaksi foton intra-rongga, nggawe komprèsi linewidth jero angel. Kanggo luwih ngompres lebar garis lan nyuda gangguan, konfigurasi rongga utama rongga cendhak asring digabungake karo struktur rongga eksternal kanggo optimalisasi kinerja. Struktur rongga njaba sing umum kalebu rongga njaba spasial, rongga njaba serat, lan rongga eksternal pandu gelombang. Sadurunge pangembangan piranti serat optik lan struktur pandu gelombang, rongga njaba umume kasusun saka optik spasial sing digabungake karo komponen optik diskrit. Ing antarane iki, struktur umpan balik rongga eksternal spasial adhedhasar grating utamane nggunakake desain Littrow lan Littman, biasane kalebu rongga gain laser, lensa kopling, lan kisi difraksi. Kisi, minangka unsur umpan balik, mbisakake tuning dawa gelombang, pilihan mode, lan kompresi lebar garis.
Kajaba iku, struktur umpan balik rongga eksternal spasial bisa nggabungake sawetara piranti panyaring optik, kayata etalon FP, saringan tunable akusto-optik/elektrooptik, lan interferometer. Piranti nyaring iki nduweni kemampuan milih mode lan bisa ngganti grating; etalons dhuwur-Q F-P tartamtu malah outperform gratings reflektif ing narrowing spektral lan komprèsi linewidth.
Kanthi kemajuan teknologi piranti serat optik, ngganti struktur optik spasial kanthi pandu gelombang serat utawa piranti serat sing terintegrasi banget, minangka strategi efektif kanggo ningkatake stabilitas sistem laser. Serat rongga njaba biasane dibangun dening splicing piranti serat kanggo mbentuk struktur kabeh-serat, nawakake integrasi dhuwur, ease saka pangopènan, lan kakebalan kuwat kanggo gangguan. Struktur umpan balik rongga njaba serat bisa dadi umpan balik serat serat sing sederhana, utawa resonator kabeh serat, FBG, rongga serat F-P, lan resonator WGM.
Laser linewidth sempit kanthi struktur umpan balik rongga eksternal sing terintegrasi wis narik kawigaten amarga ukuran paket sing luwih cilik lan kinerja sing luwih stabil. Ateges, umpan balik rongga njaba waveguide ngetutake prinsip teknis sing padha karo umpan balik rongga eksternal serat, nanging macem-macem bahan semikonduktor lan teknologi pangolahan mikro-nano mbisakake sistem laser sing luwih kompak lan stabil, nambah kepraktisan umpan balik pandu gelombang eksternal-rongga laser garis lebar sempit. Bahan laser semikonduktor sing umum digunakake kalebu senyawa Si, Si₃N₄, lan III-V.
Konfigurasi laser osilasi optoelektronik minangka arsitektur laser umpan balik khusus, ing ngendi sinyal umpan balik biasane sinyal listrik utawa umpan balik optoelektronik simultan. Teknologi umpan balik optoelektronik paling wiwitan sing ditrapake kanggo laser yaiku teknik stabilisasi frekuensi PDH, sing nggunakake umpan balik negatif listrik kanggo nyetel dawa rongga lan ngunci frekuensi laser kanggo referensi spektrum, kayata mode resonator Q dhuwur lan garis panyerepan atom kadhemen. Liwat tuning umpan balik negatif, resonator laser bisa cocog karo negara operasi laser ing wektu nyata, nyuda ketidakstabilan frekuensi nganti 10⁻¹⁷. Nanging, umpan balik listrik ngalami watesan sing signifikan, kalebu kacepetan respon alon lan sistem servo sing rumit banget sing nglibatake sirkuit ekstensif. Faktor kasebut nyebabake kesulitan teknis sing dhuwur, presisi kontrol sing ketat, lan biaya sing dhuwur kanggo sistem laser. Salajengipun, katergantungan kuat sistem ing sumber referensi strictly confines dawa gelombang laser kanggo titik frekuensi tartamtu, luwih matesi aplikasi praktis.
Hak Cipta @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Modul Serat Optik China, Produsen Laser Gabungan Serat, Pemasok Komponen Laser Kabeh Hak Dilindungi.
