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 valne duljine lasera. Većinapodesivi laserikoriste radne tvari sa širokim fluorescentnim linijama. Rezonatori koji čine laser imaju vrlo niske gubitke samo u vrlo uskom rasponu valnih duljina. Stoga je prvi način promijeniti valnu duljinu lasera promjenom valne duljine koja odgovara području rezonatora s niskim gubicima pomoću nekih elemenata (kao što je rešetka). Drugi je pomaknuti energetsku razinu laserskog prijelaza promjenom nekih vanjskih parametara (kao što su magnetsko polje, temperatura itd.). Treći je korištenje nelinearnih efekata za postizanje transformacije i podešavanja valnih duljina (vidi nelinearna optika, stimulirano Ramanovo raspršenje, udvostručenje optičke frekvencije, optičko parametarsko osciliranje). Tipični laseri koji pripadaju prvom načinu podešavanja su laseri s bojama, krizoberilni laseri, laseri s kolornim centrom, podesivi visokotlačni plinski laseri i podesivi eksimerski laseri.

Podesivi laser s gledišta tehnologije realizacije uglavnom se dijeli na: tehnologiju kontrole struje, tehnologiju kontrole temperature i tehnologiju mehaničke kontrole.
Među njima, tehnologija elektroničkog upravljanja postiže podešavanje valne duljine promjenom struje ubrizgavanja, s brzinom podešavanja na NS razini, širokom propusnošću podešavanja, ali malom izlaznom snagom, temeljenom na tehnologiji elektroničkog upravljanja uglavnom SG-DBR (DBR s rešetkom uzorkovanja) i GCSR laseru (pomoćna rešetka s usmjerenim spajanjem, povratna refleksija uzorkovanja). Tehnologija kontrole temperature mijenja izlaznu valnu duljinu lasera promjenom indeksa loma aktivnog područja lasera. Tehnologija je jednostavna, ali spora i može se podesiti s uskom širinom pojasa od samo nekoliko nm. Glavne tehnologije temeljene na tehnologiji kontrole temperature suDFB laser(distribuirana povratna veza) i DBR laser (Distribuirana Braggova refleksija). Mehaničko upravljanje uglavnom se temelji na MEMS (mikro-elektromehanički sustav) tehnologiji za dovršetak odabira valne duljine, s velikom podesivom propusnošću i visokom izlaznom snagom. Glavne strukture temeljene na tehnologiji mehaničkog upravljanja su DFB (distribuirana povratna veza), ECL (vanjski šupljinski laser) i VCSEL (vertikalna šupljinska površinska emitirajuća laserska emisija). Slijedeći aspekti objašnjavaju princip podesivih lasera.

Primjena optičke komunikacije

Podesivi laser ključni je optoelektronički uređaj u novoj generaciji sustava gustog multipleksiranja valnih duljina i izmjene fotona u potpuno optičkoj mreži. Njegova primjena uvelike povećava kapacitet, fleksibilnost i skalabilnost optičkog prijenosnog sustava te je ostvarila kontinuirano ili kvazikontinuirano podešavanje u širokom rasponu valnih duljina.
Tvrtke i istraživačke institucije diljem svijeta aktivno promoviraju istraživanje i razvoj podesivih lasera, a u ovom području stalno se postiže novi napredak. Performanse podesivih lasera stalno se poboljšavaju, a troškovi se stalno smanjuju. 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., te ga je lako postići optoelektroničkom integracijom jednog čipa s drugim uređajima. Može se podijeliti na laser s podesivom distribuiranom povratnom vezom, distribuirani Bragg zrcalni laser, laser s vertikalnom šupljinom s mikromotornim sustavom i poluvodički laser s vanjskom šupljinom.
Razvoj podesivog vlaknastog lasera kao medija za pojačanje i razvoj poluvodičke laserske diode kao izvora pumpe uvelike je potaknuo razvoj vlaknastih lasera. Podesivi laser temelji se na propusnom opsegu pojačanja od 80 nm dopiranog vlakna, a filterski element se dodaje u petlju za kontrolu valne duljine lasera i postizanje podešavanja valne duljine.
Razvoj podesivih poluvodičkih lasera vrlo je aktivan u svijetu, a napredak je također vrlo brz. Kako se podesivi laseri postupno približavaju laserima s fiksnom valnom duljinom u pogledu cijene i performansi, neizbježno će se sve više koristiti u komunikacijskim sustavima i igrati važnu ulogu u budućim potpuno optičkim mrežama.

Razvojne perspektive
Postoje mnoge vrste lasera s podesivim duljinama, koji se općenito razvijaju daljnjim uvođenjem mehanizama za podešavanje valne duljine na temelju različitih lasera s jednom valnom duljinom, a neki proizvodi isporučeni su na međunarodno tržište. Osim razvoja kontinuiranih optičkih lasera s podesivim duljinama, prijavljeni su i laseri s podesivim duljinama s integriranim drugim funkcijama, kao što su laser s podesivim duljinama integriran s jednim VCSEL čipom i modulatorom električne apsorpcije, te laser integriran s Braggovim reflektorom s rešetkom uzorka i poluvodičkim optičkim pojačalom i modulatorom električne apsorpcije.
Budući da se laser s podesivom valnom duljinom široko koristi, podesivi laseri različitih struktura mogu se primijeniti na različite sustave, a svaki ima prednosti i nedostatke. Vanjski poluvodički laser s šupljinom može se koristiti kao širokopojasni podesivi izvor svjetlosti u preciznim ispitnim instrumentima zbog svoje visoke izlazne snage i kontinuirano podesive valne duljine. Iz perspektive integracije fotona i ispunjavanja buduće potpuno optičke mreže, DBR s uzorkom i rešetkom, DBR s nadstrukturiranom rešetkom i podesivi laseri integrirani s modulatorima i pojačalima mogu biti obećavajući podesivi izvori svjetlosti za Z.
Podesivi laser s vlaknastom rešetkom i vanjskom šupljinom također je 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 temeljeni na vlaknastim laserima postigli 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 postupno povećavati, s vrlo svijetlim izgledima za primjenu.