Razvoj i tržišni status podesivog lasera, drugi dio

Razvoj i tržišni status podesivog lasera (Drugi dio)

Princip rada odpodesivi laser

Postoje otprilike tri principa za postizanje laserskog podešavanja valne duljine. Većinapodesivi laserikoristiti radne tvari sa širokim fluorescentnim linijama. Rezonatori koji čine laser imaju vrlo male gubitke samo u vrlo uskom rasponu valnih duljina. Stoga je prvi promijeniti valnu duljinu lasera mijenjanjem valne duljine koja odgovara području malih gubitaka rezonatora pomoću nekih elemenata (kao što je rešetka). Drugi je pomicanje razine energije laserskog prijelaza promjenom nekih vanjskih parametara (poput magnetskog polja, temperature itd.). Treći je korištenje nelinearnih učinaka za postizanje transformacije i ugađanja valne duljine (vidi nelinearna optika, stimulirano Ramanovo raspršenje, udvostručenje optičke frekvencije, optička parametarska oscilacija). Tipični laseri koji pripadaju prvom modu ugađanja su laseri s bojama, laseri s krizoberilom, laseri središta boja, podesivi visokotlačni plinski laseri i podesivi excimer laseri.

Podesivi laser iz perspektive tehnologije realizacije uglavnom se dijeli na: tehnologiju upravljanja strujom, tehnologiju kontrole temperature i tehnologiju mehaničkog upravljanja.
Među njima, tehnologija elektroničke kontrole je postizanje podešavanja valne duljine promjenom struje ubrizgavanja, s brzinom podešavanja na razini NS, širokim pojasom podešavanja, ali malom izlaznom snagom, temeljeno na tehnologiji elektroničke kontrole uglavnom SG-DBR (rešetka za uzorkovanje DBR) i GCSR laser (pomoćna rešetka usmjerena spojna refleksija uzorkovanja unatrag) . Tehnologija kontrole temperature mijenja izlaznu valnu duljinu lasera mijenjanjem indeksa loma aktivnog područja lasera. Tehnologija je jednostavna, ali spora i može se prilagoditi uz usku širinu trake od samo nekoliko nm. Glavni koji se temelje na tehnologiji kontrole temperature suDFB laser(distribuirana povratna sprega) i DBR laser (distribuirana Braggova refleksija). Mehanička kontrola se uglavnom temelji na tehnologiji MEMS (mikro-elektro-mehanički sustav) za dovršetak odabira valne duljine, s velikom podesivom propusnošću, velikom izlaznom snagom. Glavne strukture temeljene na tehnologiji mehaničkog upravljanja su DFB (distribuirana povratna sprega), ECL (laser s vanjskom šupljinom) i VCSEL (laser s okomitom šupljinom). Sljedeće je objašnjeno s ovih aspekata principa podesivih lasera.

Primjena optičke komunikacije

Podesivi laser ključni je optoelektronički uređaj u novoj generaciji sustava za multipleksiranje guste valne duljine i razmjene fotona u potpuno optičkoj mreži. Njegovom primjenom uvelike se povećava kapacitet, fleksibilnost i skalabilnost prijenosnog sustava optičkih vlakana, a ostvareno je kontinuirano ili kvazikontinuirano ugađanje u širokom rasponu valnih duljina.
Kompanije i istraživačke institucije diljem svijeta aktivno promiču istraživanje i razvoj podesivih lasera, a na ovom polju stalno se bilježi novi napredak. Učinkovitost podesivih lasera stalno se poboljšava, a cijena se stalno smanjuje. Trenutno se podesivi laseri uglavnom dijele u dvije kategorije: poluvodički podesivi laseri i podesivi vlaknasti laseri.
Poluvodički laserje važan izvor svjetlosti u optičkom komunikacijskom sustavu, koji ima karakteristike male veličine, male težine, visoke učinkovitosti pretvorbe, uštede energije itd., i lako je postići optoelektroničku integraciju jednog čipa s drugim uređajima. Može se podijeliti na podesivi laser s raspodijeljenom povratnom spregom, distribuirani laser s Braggovim zrcalom, laser s površinskim emitiranjem vertikalne šupljine mikromotornog sustava i poluvodički laser s vanjskom šupljinom.
Razvoj podesivog fiber lasera kao medija pojačanja i razvoj poluvodičke laserske diode kao izvora pumpe uvelike je potaknuo razvoj fiber lasera. Podesivi laser temelji se na širini pojačanja od 80 nm dopiranog vlakna, a filtarski element je dodan u petlju za kontrolu valne duljine lasera i ostvarivanje podešavanja valne duljine.
Razvoj podesivog poluvodičkog lasera vrlo je aktivan u svijetu, a napredak je također vrlo brz. Kako se podesivi laseri postupno približavaju laserima fiksne valne duljine u smislu cijene i performansi, oni će se neizbježno sve više koristiti u komunikacijskim sustavima i igrati važnu ulogu u budućim potpuno optičkim mrežama.

Perspektiva razvoja
Postoje mnoge vrste podesivih lasera, koji su općenito razvijeni daljnjim uvođenjem mehanizama za ugađanje valne duljine na temelju različitih lasera s jednom valnom duljinom, a neki su proizvodi isporučeni na međunarodno tržište. Uz razvoj kontinuiranih optičkih podesivih lasera, prijavljeni su i podesivi laseri s integriranim drugim funkcijama, poput podesivog lasera integriranog s jednim čipom VCSEL-a i modulatora električne apsorpcije, te lasera integriranog s Braggovim reflektorom s uzorkom te poluvodičko optičko pojačalo i modulator električne apsorpcije.
Budući da se laser podesivi valne duljine široko koristi, podesivi laser različitih struktura može se primijeniti na različite sustave, a svaki ima prednosti i nedostatke. Poluvodički laser s vanjskom šupljinom može se koristiti kao širokopojasni podesivi izvor svjetlosti u preciznim ispitnim instrumentima zbog svoje velike izlazne snage i kontinuirane podesive valne duljine. Iz perspektive integracije fotona i susreta s budućom potpuno optičkom mrežom, DBR s rešetkom uzorka, DBR s nadstrukturiranom rešetkom i podesivi laseri integrirani s modulatorima i pojačalima mogu biti obećavajući podesivi izvori svjetlosti za Z.
Rešetkasti vlaknasti podesivi laser s vanjskom šupljinom također je obećavajuća vrsta izvora svjetlosti, koja ima jednostavnu strukturu, usku širinu linije i lako spajanje vlakana. Ako se EA modulator može integrirati u šupljinu, također se može koristiti kao brzi podesivi izvor optičkog solitona. Osim toga, podesivi laseri s vlaknima koji se temelje na laserima s vlaknima značajno su napredovali posljednjih godina. Može se očekivati ​​da će se izvedba podesivih lasera u optičkim komunikacijskim izvorima svjetlosti dodatno poboljšati, a tržišni udio postupno rasti, s vrlo dobrim izgledima za primjenu.