Prinsipyo ng pag-tune ng Tunable semiconductor laser (Tunable laser)

Prinsipyo ng pag-tune ngNaaayon na semiconductor laser(Naaayon sa tono ng laser)

Ang tunable semiconductor laser ay isang uri ng laser na kayang patuloy na baguhin ang wavelength ng output ng laser sa isang partikular na saklaw. Ang tunable semiconductor laser ay gumagamit ng thermal tuning, electrical tuning at mechanical tuning upang ayusin ang haba ng cavity, grating reflection spectrum, phase at iba pang mga variable upang makamit ang wavelength tuning. Ang ganitong uri ng laser ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon sa optical communication, spectroscopy, sensing, medikal at iba pang larangan. Ipinapakita ng Figure 1 ang pangunahing komposisyon ng isangmaaaring ibagay na laser, kabilang ang light gain unit, ang FP cavity na binubuo ng mga salamin sa harap at likuran, at ang optical mode selection filter unit. Panghuli, sa pamamagitan ng pagsasaayos ng haba ng reflection cavity, maaaring maabot ng optical mode filter ang output ng wavelength selection.

FIG.1

Paraan ng pag-tune at ang pinagmulan nito

Ang prinsipyo ng pag-tune ng maaaring i-tunemga laser na semiconductorpangunahing nakadepende sa pagbabago ng mga pisikal na parametro ng laser resonator upang makamit ang tuluy-tuloy o hiwalay na mga pagbabago sa output laser wavelength. Kabilang sa mga parametrong ito, ngunit hindi limitado sa, refractive index, haba ng cavity, at pagpili ng mode. Idinedetalye ng mga sumusunod ang ilang karaniwang pamamaraan ng pag-tune at ang kanilang mga prinsipyo:

1. Pag-tune ng iniksyon ng carrier

Ang pag-tune ng carrier injection ay ang pagbabago ng refractive index ng materyal sa pamamagitan ng pagpapalit ng current na ini-inject sa aktibong rehiyon ng semiconductor laser, upang makamit ang wavelength tuning. Kapag tumataas ang current, tumataas din ang konsentrasyon ng carrier sa aktibong rehiyon, na nagreresulta sa pagbabago sa refractive index, na siya namang nakakaapekto sa wavelength ng laser.

2. Thermal tuning Ang thermal tuning ay ang pagbabago ng refractive index at haba ng cavity ng materyal sa pamamagitan ng pagbabago ng operating temperature ng laser, upang makamit ang wavelength tuning. Ang mga pagbabago sa temperatura ay nakakaapekto sa refractive index at pisikal na laki ng materyal.

3. Mekanikal na pag-tune Ang mekanikal na pag-tune ay upang makamit ang wavelength tuning sa pamamagitan ng pagbabago ng posisyon o anggulo ng mga panlabas na optical element ng laser. Kabilang sa mga karaniwang mekanikal na pamamaraan ng pag-tune ang pagbabago ng anggulo ng diffraction grating at paggalaw ng posisyon ng salamin.

4 Electro-optical tuning Nakakamit ang electro-optical tuning sa pamamagitan ng paglalapat ng electric field sa isang semiconductor material upang baguhin ang refractive index ng materyal, sa gayon ay nakakamit ang wavelength tuning. Karaniwang ginagamit ang pamamaraang ito samga electro-optical modulator (EOM) at mga laser na nakatutok sa electro-optic.

Sa buod, ang prinsipyo ng pag-tune ng tunable semiconductor laser ay pangunahing nagsasagawa ng wavelength tuning sa pamamagitan ng pagbabago ng mga pisikal na parameter ng resonator. Kabilang sa mga parameter na ito ang refractive index, haba ng cavity, at pagpili ng mode. Kabilang sa mga partikular na pamamaraan ng pag-tune ang carrier injection tuning, thermal tuning, mechanical tuning at electro-optical tuning. Ang bawat pamamaraan ay may kanya-kanyang partikular na pisikal na mekanismo at mathematical derivation, at ang pagpili ng naaangkop na pamamaraan ng pag-tune ay kailangang isaalang-alang ayon sa mga partikular na kinakailangan sa aplikasyon, tulad ng tuning range, tuning speed, resolution at stability.