Ikalawang Bahagi ng Narrow Linewidth Laser Technology
Noong 1960, ang unang ruby laser sa mundo ay isang solid-state na laser, na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na output na enerhiya at mas malawak na saklaw ng wavelength.Ang natatanging spatial na istraktura ng solid-state laser ay ginagawa itong mas nababaluktot sa disenyo ng makitid na linewidth na 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 istraktura ng ilang tipikal na single-longitudinal mode solid-state lasers.
Ipinapakita ng Figure 7(a) ang gumaganang prinsipyo ng single longitudinal mode selection batay sa in-cavity FP standard, iyon ay, ang makitid na linewidth transmission spectrum ng standard ay ginagamit upang mapataas ang pagkawala ng iba pang mga longitudinal mode, upang ang iba pang mga longitudinal mode ay na-filter out sa proseso ng kumpetisyon ng mode dahil sa kanilang maliit na transmittance, upang makamit ang solong longitudinal mode na operasyon.Bilang karagdagan, ang isang tiyak na hanay ng wavelength tuning output ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagkontrol sa Anggulo at temperatura ng FP standard at pagbabago ng longitudinal mode interval.FIG.7(b) at (c) ay nagpapakita ng non-planar ring oscillator (NPRO) at ang torsional pendulum mode cavity method na ginamit upang makakuha ng isang solong longitudinal mode na output.Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ay ang pagpapalaganap ng sinag sa isang direksyon sa resonator, na epektibong alisin ang hindi pantay na spatial na pamamahagi ng bilang ng mga baligtad na particle sa ordinaryong nakatayo na lukab ng alon, at sa gayon ay maiwasan ang impluwensya ng spatial hole burning effect upang makamit ang isang solong longitudinal mode na output.Ang prinsipyo ng bulk Bragg grating (VBG) mode selection ay katulad ng semiconductor at fiber narrow line-width lasers na binanggit kanina, iyon ay, sa pamamagitan ng paggamit ng VBG bilang filter element, batay sa magandang spectral selectivity nito at Angle selectivity, ang oscillator oscillates sa isang tiyak na wavelength o banda upang makamit ang papel ng pagpili ng longitudinal mode, tulad ng ipinapakita sa Figure 7(d).
Kasabay nito, maraming mga paraan ng pagpili ng longitudinal mode ay maaaring pagsamahin ayon sa mga pangangailangan upang mapabuti ang katumpakan ng pagpili ng longitudinal mode, higit pang paliitin ang linewidth, o dagdagan ang intensity ng kumpetisyon ng mode sa pamamagitan ng pagpapakilala ng nonlinear frequency transformation at iba pang paraan, at palawakin ang output wavelength ng ang laser habang nagpapatakbo sa isang makitid na linewidth, na mahirap gawin para salaser ng semiconductoratfiber lasers.
(4) Brillouin laser
Ang Brillouin laser ay batay sa stimulated Brillouin scattering (SBS) effect upang makakuha ng mababang ingay, makitid na linewidth na output na teknolohiya, ang prinsipyo nito ay sa pamamagitan ng photon at ang panloob na acoustic field na pakikipag-ugnayan upang makabuo ng isang tiyak na frequency shift ng Stokes photon, at patuloy na pinalalakas sa loob ng makakuha ng bandwidth.
Ipinapakita ng Figure 8 ang diagram ng antas ng conversion ng SBS at ang pangunahing istraktura ng Brillouin laser.
Dahil sa mababang dalas ng panginginig ng boses ng acoustic field, ang Brillouin frequency shift ng materyal ay karaniwang 0.1-2 cm-1 lamang, kaya sa 1064 nm laser bilang pump light, ang Stokes wavelength na nabuo ay kadalasang mga 1064.01 nm lamang, ngunit nangangahulugan din ito na ang kahusayan ng quantum conversion nito ay napakataas (hanggang sa 99.99% sa teorya).Bilang karagdagan, dahil ang Brillouin gain linewidth ng medium ay karaniwang nasa pagkakasunud-sunod lamang ng MHZ-ghz (ang Brillouin gain linewidth ng ilang solid media ay halos 10 MHz lamang), ito ay mas mababa kaysa sa gain linewidth ng laser working substance. ng pagkakasunud-sunod ng 100 GHz, kaya, ang Stokes na nasasabik sa Brillouin laser ay maaaring magpakita ng halatang spectrum na narrowing phenomenon pagkatapos ng maraming amplification sa cavity, at ang lapad ng linya ng output nito ay ilang mga order ng magnitude na mas makitid kaysa sa lapad ng linya ng bomba.Sa kasalukuyan, ang Brillouin laser ay naging isang research hotspot sa photonics field, at nagkaroon ng maraming ulat sa Hz at sub-Hz order ng napakakitid na linewidth na output.
Sa mga nakalipas na taon, ang mga Brillouin device na may istraktura ng waveguide ay lumitaw sa larangan ngmicrowave photonics, at mabilis na umuunlad sa direksyon ng miniaturization, mataas na pagsasama at mas mataas na resolution.Bilang karagdagan, ang space-running Brillouin laser batay sa mga bagong kristal na materyales tulad ng brilyante ay pumasok din sa paningin ng mga tao sa nakalipas na dalawang taon, ang makabagong tagumpay nito sa kapangyarihan ng istraktura ng waveguide at ang cascade SBS bottleneck, ang kapangyarihan ng Brillouin laser sa 10 W magnitude, na naglalagay ng pundasyon para sa pagpapalawak ng aplikasyon nito.
Pangkalahatang junction
Sa patuloy na paggalugad ng cutting-edge na kaalaman, ang makitid na linewidth laser ay naging isang kailangang-kailangan na tool sa siyentipikong pananaliksik na may 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.Bilang karagdagan, ang mga narrow-width na laser na may wavelength tunable at walang mode jump ay nagpapakita rin ng mahusay na potensyal na aplikasyon, lalo na sa magkakaugnay na mga komunikasyon, 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 ng mobile na komunikasyon.
Sa hinaharap, ang inobasyon ng mga materyales ng laser at teknolohiya sa pagpoproseso ay higit na magtataguyod ng compression ng laser linewidth, ang pagpapabuti ng frequency stability, ang pagpapalawak ng wavelength range at ang pagpapabuti ng kapangyarihan, na nagbibigay ng daan para sa paggalugad ng tao sa hindi kilalang mundo.
Oras ng post: Nob-29-2023