Laserska tehnologija uske širine linije, drugi dio
Godine 1960., prvi rubinski laser na svijetu bio je laser u čvrstom stanju, karakteriziran visokom izlaznom energijom i širom pokrivenošću valne duljine. Jedinstvena prostorna struktura čvrstog lasera čini ga fleksibilnijim u dizajnu izlaza uske širine linije. Trenutačno, glavne primijenjene metode uključuju metodu kratke šupljine, metodu jednosmjerne prstenaste šupljine, intrakavitetnu standardnu metodu, metodu torzijskog njihala s šupljinom, metodu volumenske Braggove rešetke i metodu ubrizgavanja klica.
Slika 7 prikazuje strukturu nekoliko tipičnih lasera čvrstog stanja s jednim uzdužnim modom.
Slika 7(a) prikazuje princip rada odabira jednog uzdužnog moda na temelju standarda FP u šupljini, to jest, uski spektar transmisije širine linije standarda koristi se za povećanje gubitka drugih longitudinalnih modova, tako da drugi longitudinalni modovi se filtriraju u procesu kompeticije modova zbog svoje male propusnosti, kako bi se postigao rad s jednim uzdužnim modom. Osim toga, određeni raspon izlaza ugađanja valne duljine može se dobiti kontrolom kuta i temperature FP standarda i promjenom intervala uzdužnog načina. SLIKA Slike 7(b) i (c) prikazuju neplanarni prstenasti oscilator (NPRO) i metodu torzijskog njihala s modom šupljine koja se koristi za dobivanje izlaza s jednim uzdužnim modom. Načelo rada je omogućiti širenje zrake u jednom smjeru u rezonatoru, učinkovito eliminirati neravnomjernu prostornu raspodjelu broja obrnutih čestica u uobičajenoj šupljini stojnog vala i na taj način izbjeći utjecaj spaljivanja prostorne rupe kako bi se postigao single longitudinal mode izlaz. Načelo odabira načina skupne Braggove rešetke (VBG) slično je onom kod ranije spomenutih poluvodičkih i vlaknastih lasera s uskom širinom linije, odnosno korištenjem VBG-a kao filterskog elementa, na temelju njegove dobre spektralne selektivnosti i selektivnosti kuta, oscilator oscilira na određenoj valnoj duljini ili pojasu kako bi postigao ulogu longitudinalnog odabira moda, kao što je prikazano na slici 7(d).
U isto vrijeme, nekoliko metoda longitudinalnog odabira moda može se kombinirati u skladu s potrebama za poboljšanjem točnosti odabira longitudinalnog moda, daljnjim sužavanjem širine linije ili povećanjem intenziteta konkurencije moda uvođenjem nelinearne frekvencijske transformacije i drugih sredstava, te proširenjem izlazne valne duljine laser dok radi u uskoj širini linije, što je teško učinitipoluvodički laserivlaknasti laseri.
(4) Brillouin laser
Brillouinov laser temelji se na učinku stimuliranog Brillouinova raspršenja (SBS) kako bi se dobila izlazna tehnologija s niskim šumom i uskom širinom linije, a njegov je princip kroz interakciju fotona i unutarnjeg akustičnog polja proizvesti određeni pomak frekvencije Stokesovih fotona, a kontinuirano se pojačava unutar dobiti propusnost.
Slika 8 prikazuje dijagram razina SBS pretvorbe i osnovnu strukturu Brillouinovog lasera.
Zbog niske vibracijske frekvencije akustičnog polja, Brillouinov pomak frekvencije materijala obično je samo 0,1-2 cm-1, tako da s laserom od 1064 nm kao svjetlom pumpe, generirana Stokesova valna duljina je često samo oko 1064,01 nm, ali to također znači da je njegova kvantna učinkovitost pretvorbe izuzetno visoka (do 99,99% u teoriji). Osim toga, budući da je Brillouinova širina linije pojačanja medija obično samo reda veličine MHZ-ghz (Brillouinova širina linije pojačanja nekih čvrstih medija je samo oko 10 MHz), daleko je manja od širine linije pojačanja radne tvari lasera. reda veličine 100 GHz, tako da Stokesov pobuđen u Brillouin laseru može pokazati očigledan fenomen suženja spektra nakon višestrukog pojačanja u šupljini, a njegova širina izlazne linije je nekoliko redova veličine uža od širine linije pumpe. Trenutačno je Brillouinov laser postao žarište istraživanja u polju fotonike, a bilo je mnogo izvješća o Hz i sub-Hz redoslijedu izlaza izuzetno uske širine linije.
Posljednjih godina pojavili su se Brillouinovi uređaji s strukturom valovoda u područjumikrovalna fotonika, te se ubrzano razvijaju u smjeru minijaturizacije, visoke integracije i veće rezolucije. Osim toga, svemirski Brillouin laser temeljen na novim kristalnim materijalima kao što je dijamant također je ušao u viziju ljudi u posljednje dvije godine, njegov inovativni napredak u snazi strukture valovoda i kaskadnog SBS uskog grla, snage Brillouin lasera do 10 W magnitude, postavljajući temelj za proširenje njegove primjene.
Opći spoj
Uz kontinuirano istraživanje vrhunskog znanja, laseri uske širine linije postali su nezamjenjiv alat u znanstvenim istraživanjima sa svojim izvrsnim performansama, kao što je laserski interferometar LIGO za detekciju gravitacijskih valova, koji koristi jednofrekventnu usku širinu linijelasers valnom duljinom od 1064 nm kao izvorom klica, a širina crte svjetla klica je unutar 5 kHz. Uz to, laseri uske širine s mogućnošću podešavanja valne duljine i bez skoka u modu također pokazuju veliki potencijal primjene, posebno u koherentnim komunikacijama, koji savršeno mogu zadovoljiti potrebe multipleksiranja s valnim duljinama (WDM) ili frekvencijskih multipleksiranja (FDM) za valnu duljinu (ili frekvenciju ) prilagodljivost, a očekuje se da će postati temeljni uređaj sljedeće generacije tehnologije mobilne komunikacije.
U budućnosti će inovacija laserskih materijala i tehnologije obrade dodatno promovirati kompresiju širine laserske linije, poboljšanje stabilnosti frekvencije, širenje raspona valnih duljina i poboljšanje snage, utirući put ljudskom istraživanju nepoznatog svijeta.
Vrijeme objave: 29. studenoga 2023