Teknolohiya ng Laser na Makitid na Lapad ng Linya Ikalawang Bahagi
Noong 1960, ang unang ruby laser sa mundo ay isang solid-state laser, na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na output energy at mas malawak na wavelength coverage. Ang natatanging spatial structure ng solid-state laser ay ginagawa itong mas flexible sa disenyo ng narrow linewidth output. Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing pamamaraan na ipinatupad ay kinabibilangan ng short cavity method, one-way ring cavity method, intracavity standard method, torsion pendulum mode cavity method, volume Bragg grating method at seed injection method.
Ipinapakita ng Figure 7 ang istruktura ng ilang tipikal na single-longitudinal mode solid-state lasers.
Ipinapakita ng Figure 7(a) ang prinsipyo ng paggana ng single longitudinal mode selection batay sa in-cavity FP standard, ibig sabihin, ang makitid na linewidth transmission spectrum ng standard ay ginagamit upang mapataas ang loss ng iba pang longitudinal modes, upang ang iba pang longitudinal modes ay masala sa proseso ng mode competition dahil sa kanilang maliit na transmittance, upang makamit ang single longitudinal mode operation. Bukod pa rito, maaaring makuha ang isang tiyak na saklaw ng wavelength tuning output sa pamamagitan ng pagkontrol sa Anggulo at temperatura ng FP standard at pagpapalit ng longitudinal mode interval. Ipinapakita ng FIG. 7(b) at (c) ang non-planar ring oscillator (NPRO) at ang torsional pendulum mode cavity method na ginagamit upang makakuha ng single longitudinal mode output. Ang prinsipyo ng paggana ay upang palaganapin ang beam sa iisang direksyon sa resonator, epektibong alisin ang hindi pantay na spatial distribution ng bilang ng mga reversed particle sa ordinaryong standing wave cavity, at sa gayon ay maiwasan ang impluwensya ng spatial hole burning effect upang makamit ang single longitudinal mode output. Ang prinsipyo ng bulk Bragg grating (VBG) mode selection ay katulad ng sa semiconductor at fiber narrow line-width lasers na nabanggit kanina, ibig sabihin, sa pamamagitan ng paggamit ng VBG bilang filter element, batay sa mahusay nitong spectral selectivity at Angle selectivity, ang oscillator ay nag-o-oscillate sa isang partikular na wavelength o band upang makamit ang papel ng longitudinal mode selection, gaya ng ipinapakita sa Figure 7(d).
Kasabay nito, maaaring pagsamahin ang ilang mga pamamaraan ng pagpili ng longitudinal mode ayon sa mga pangangailangan upang mapabuti ang katumpakan ng pagpili ng longitudinal mode, lalong paliitin ang linewidth, o dagdagan ang intensidad ng kompetisyon sa mode sa pamamagitan ng pagpapakilala ng nonlinear frequency transformation at iba pang paraan, at palawakin ang output wavelength ng laser habang gumagana sa isang makitid na linewidth, na mahirap gawin para sa...laser na semikondaktoratmga fiber laser.
(4) Laser na Brillouin
Ang Brillouin laser ay batay sa stimulated Brillouin scattering (SBS) effect upang makakuha ng mababang ingay, makitid na linewidth output technology. Ang prinsipyo nito ay sa pamamagitan ng photon at internal acoustic field interaction upang makagawa ng isang tiyak na frequency shift ng Stokes photons, at patuloy na pinapalakas sa loob ng gain bandwidth.
Ipinapakita ng Figure 8 ang level diagram ng SBS conversion at ang pangunahing istruktura ng Brillouin laser.
Dahil sa mababang dalas ng panginginig ng tunog ng acoustic field, ang paglipat ng dalas ng Brillouin ng materyal ay karaniwang 0.1-2 cm-1 lamang, kaya sa 1064 nm laser bilang pump light, ang nabuong wavelength ng Stokes ay kadalasang humigit-kumulang 1064.01 nm lamang, ngunit nangangahulugan din ito na ang kahusayan ng quantum conversion nito ay napakataas (hanggang 99.99% sa teorya). Bukod pa rito, dahil ang linewidth ng gain ng Brillouin ng medium ay karaniwang nasa order lamang ng MHZ-ghz (ang linewidth ng gain ng Brillouin ng ilang solidong media ay humigit-kumulang 10 MHz lamang), ito ay mas mababa kaysa sa linewidth ng gain ng laser working substance na nasa order na 100 GHz, kaya, ang Stokes excited sa Brillouin laser ay maaaring magpakita ng halatang spectrum narrowing phenomenon pagkatapos ng paulit-ulit na amplification sa cavity, at ang lapad ng output line nito ay ilang order ng magnitude na mas makitid kaysa sa lapad ng pump line. Sa kasalukuyan, ang Brillouin laser ay naging isang hotspot ng pananaliksik sa larangan ng photonics, at maraming ulat ang nailathala tungkol sa Hz at sub-Hz na pagkakasunud-sunod ng napakakitid na linewidth output.
Sa mga nakaraang taon, lumitaw ang mga aparatong Brillouin na may istrukturang waveguide sa larangan ngmicrowave photonics, at mabilis na umuunlad patungo sa miniaturization, mataas na integration at mas mataas na resolution. Bukod pa rito, ang space-running Brillouin laser na nakabatay sa mga bagong kristal na materyales tulad ng diamante ay pumasok din sa pananaw ng mga tao sa nakalipas na dalawang taon, ang makabagong tagumpay nito sa lakas ng waveguide structure at cascade SBS bottleneck, ang lakas ng Brillouin laser sa 10 W magnitude, na naglalatag ng pundasyon para sa pagpapalawak ng aplikasyon nito.
Pangkalahatang sangandaan
Sa patuloy na paggalugad ng makabagong kaalaman, ang mga narrow linewidth laser ay naging isang kailangang-kailangan na kagamitan sa siyentipikong pananaliksik dahil sa kanilang mahusay na pagganap, tulad ng laser interferometer LIGO para sa gravitational wave detection, na gumagamit ng single-frequency narrow linewidth.laserna may wavelength na 1064 nm bilang pinagmumulan ng binhi, at ang linewidth ng seed light ay nasa loob ng 5 kHz. Bukod pa rito, ang mga narrow-width laser na may wavelength tunable at walang mode jump ay nagpapakita rin ng malaking potensyal sa aplikasyon, lalo na sa mga coherent communication, na maaaring ganap na matugunan ang mga pangangailangan ng wavelength division multiplexing (WDM) o frequency division multiplexing (FDM) para sa wavelength (o frequency) tunability, at inaasahang magiging pangunahing aparato ng susunod na henerasyon ng teknolohiya sa mobile communication.
Sa hinaharap, ang inobasyon ng mga materyales na laser at teknolohiya sa pagproseso ay higit pang magtataguyod ng compression ng laser linewidth, pagpapabuti ng katatagan ng dalas, pagpapalawak ng saklaw ng wavelength at pagpapabuti ng lakas, na magbubukas ng daan para sa paggalugad ng tao sa hindi kilalang mundo.
Oras ng pag-post: Nob-29-2023