Teknologjia e Lazerit me Gjerësi të Ngushtë të Vijës Pjesa e Dytë
Në vitin 1960, lazeri i parë rubin në botë ishte një lazer në gjendje të ngurtë, i karakterizuar nga një energji e lartë dalëse dhe një mbulim më i gjerë i gjatësisë së valës. Struktura unike hapësinore e lazerit në gjendje të ngurtë e bën atë më fleksibël në projektimin e daljes me gjerësi të ngushtë të vijës. Aktualisht, metodat kryesore të zbatuara përfshijnë metodën e zgavrës së shkurtër, metodën e zgavrës së unazës njëkahëshe, metodën standarde të intrakaviteteve, metodën e zgavrës së modalitetit të lavjerrësit në torsion, metodën e rrjetës Bragg me vëllim dhe metodën e injektimit të farës.
Figura 7 tregon strukturën e disa lazerëve tipikë në gjendje të ngurtë me modalitet të vetëm gjatësor.
Figura 7(a) tregon parimin e punës së përzgjedhjes së modalitetit të vetëm gjatësor bazuar në standardin FP në zgavër, domethënë, spektri i transmetimit me gjerësi të ngushtë të vijës së standardit përdoret për të rritur humbjen e modaliteteve të tjera gjatësore, në mënyrë që modalitetet e tjera gjatësore të filtrohen në procesin e konkurrencës së modalitetit për shkak të transmetimit të tyre të vogël, në mënyrë që të arrihet funksionimi i modalitetit të vetëm gjatësor. Përveç kësaj, një gamë e caktuar e daljes së akordimit të gjatësisë së valës mund të merret duke kontrolluar këndin dhe temperaturën e standardit FP dhe duke ndryshuar intervalin e modalitetit gjatësor. FIG. 7(b) dhe (c) tregojnë oscilatorin unazor jo-planar (NPRO) dhe metodën e zgavrës së modalitetit të lavjerrësit torsional të përdorur për të marrë një dalje të vetme të modalitetit gjatësor. Parimi i punës është që rrezja të përhapet në një drejtim të vetëm në rezonator, duke eliminuar në mënyrë efektive shpërndarjen e pabarabartë hapësinore të numrit të grimcave të përmbysura në zgavrën e zakonshme të valës në këmbë, dhe kështu të shmanget ndikimi i efektit të djegies hapësinore të vrimës për të arritur një dalje të vetme të modalitetit gjatësor. Parimi i përzgjedhjes së modalitetit të rrjetës Bragg në masë (VBG) është i ngjashëm me atë të lazerëve me gjerësi të ngushtë vije gjysmëpërçuese dhe fibrash të përmendur më parë, domethënë, duke përdorur VBG si element filtri, bazuar në selektivitetin e tij të mirë spektral dhe selektivitetin e këndit, oscilatori lëkundet në një gjatësi vale ose brez specifik për të arritur rolin e përzgjedhjes së modalitetit gjatësor, siç tregohet në Figurën 7(d).
Në të njëjtën kohë, disa metoda të përzgjedhjes së modalitetit gjatësor mund të kombinohen sipas nevojave për të përmirësuar saktësinë e përzgjedhjes së modalitetit gjatësor, për të ngushtuar më tej gjerësinë e vijës ose për të rritur intensitetin e konkurrencës së modalitetit duke futur transformim jolinear të frekuencës dhe mjete të tjera, dhe për të zgjeruar gjatësinë e valës së daljes së lazerit ndërsa vepron në një gjerësi të ngushtë vije, gjë që është e vështirë të bëhet përlazer gjysmëpërçuesdhelazerë me fibra.
(4) Lazer Brillouin
Lazeri Brillouin bazohet në efektin e shpërndarjes së stimuluar Brillouin (SBS) për të arritur teknologji dalëse me zhurmë të ulët dhe gjerësi të ngushtë të vijës, parimi i tij është që nëpërmjet bashkëveprimit të fotonit dhe fushës së brendshme akustike të prodhojë një zhvendosje të caktuar të frekuencës së fotoneve Stokes, dhe amplifikohet vazhdimisht brenda brezit të fitimit.
Figura 8 tregon diagramin e nivelit të konvertimit SBS dhe strukturën bazë të lazerit Brillouin.
Për shkak të frekuencës së ulët të dridhjeve të fushës akustike, zhvendosja e frekuencës Brillouin të materialit është zakonisht vetëm 0.1-2 cm-1, kështu që me lazer 1064 nm si dritë pompe, gjatësia e valës Stokes e gjeneruar është shpesh vetëm rreth 1064.01 nm, por kjo gjithashtu do të thotë se efikasiteti i tij i konvertimit kuantik është jashtëzakonisht i lartë (deri në 99.99% në teori). Përveç kësaj, për shkak se gjerësia e vijës së fitimit Brillouin të mediumit është zakonisht vetëm e rendit të MHZ-ghz (gjerësia e vijës së fitimit Brillouin të disa mediave të ngurta është vetëm rreth 10 MHz), është shumë më e vogël se gjerësia e vijës së fitimit të substancës punuese të lazerit të rendit të 100 GHz, kështu që, lazeri Stokes i ngacmuar në lazerin Brillouin mund të tregojë fenomen të dukshëm të ngushtimit të spektrit pas amplifikimit të shumëfishtë në zgavër, dhe gjerësia e vijës së tij të daljes është disa urdhra madhësie më e ngushtë se gjerësia e vijës së pompës. Aktualisht, lazeri Brillouin është bërë një pikë e nxehtë kërkimore në fushën e fotonikës, dhe ka pasur shumë raporte mbi rendin Hz dhe nën-Hz të daljes me gjerësi vijë jashtëzakonisht të ngushtë.
Në vitet e fundit, pajisjet Brillouin me strukturë valëpërçuese kanë dalë në fushën efotonika me mikrovalë, dhe po zhvillohen me shpejtësi në drejtim të miniaturizimit, integrimit të lartë dhe rezolucionit më të lartë. Përveç kësaj, lazeri Brillouin që funksionon në hapësirë, i bazuar në materiale të reja kristalore si diamanti, ka hyrë gjithashtu në vizionin e njerëzve në dy vitet e fundit, me përparimin e tij inovativ në fuqinë e strukturës së valëpërçuesit dhe ngushticën e kaskadës SBS, fuqia e lazerit Brillouin deri në magnitudë 10 W, duke hedhur themelet për zgjerimin e zbatimit të tij.
Kryqëzimi i përgjithshëm
Me eksplorimin e vazhdueshëm të njohurive më të fundit, lazerët me gjerësi të ngushtë vijash janë bërë një mjet i domosdoshëm në kërkimin shkencor me performancën e tyre të shkëlqyer, siç është interferometri lazer LIGO për zbulimin e valëve gravitacionale, i cili përdor një gjerësi të ngushtë vijash me një frekuencë të vetme.lazerme një gjatësi vale prej 1064 nm si burim fillestar, dhe gjerësia e vijës së dritës fillestare është brenda 5 kHz. Përveç kësaj, lazerët me gjerësi të ngushtë me gjatësi vale të akordueshme dhe pa kërcim mode gjithashtu tregojnë potencial të madh aplikimi, veçanërisht në komunikimet koherente, të cilat mund të plotësojnë në mënyrë të përkryer nevojat e multipleksimit të ndarjes së gjatësisë së valës (WDM) ose multipleksimit të ndarjes së frekuencës (FDM) për akordimin e gjatësisë së valës (ose frekuencës), dhe pritet të bëhen pajisja kryesore e gjeneratës së ardhshme të teknologjisë së komunikimit celular.
Në të ardhmen, inovacioni i materialeve lazerike dhe teknologjisë së përpunimit do të nxisë më tej kompresimin e gjerësisë së vijës së lazerit, përmirësimin e stabilitetit të frekuencës, zgjerimin e diapazonit të gjatësisë së valës dhe përmirësimin e fuqisë, duke hapur rrugën për eksplorimin njerëzor të botës së panjohur.
Koha e postimit: 29 nëntor 2023