Sot, ne do të prezantojmë një lazer "monokromatik" deri në ekstrem - lazer me gjerësi të ngushtë të vijës.Shfaqja e tij mbush boshllëqet në shumë fusha të aplikimit të lazerit dhe vitet e fundit është përdorur gjerësisht në zbulimin e valëve gravitacionale, liDAR, sensorin e shpërndarë, komunikimin optik koherent me shpejtësi të lartë dhe fusha të tjera, që është një "mision" që nuk mund të përfunduar vetëm duke përmirësuar fuqinë lazer.
Çfarë është një lazer me gjerësi të ngushtë vije?
Termi "gjerësia e linjës" i referohet gjerësisë së linjës spektrale të lazerit në domenin e frekuencës, e cila zakonisht përcaktohet në terma të gjerësisë së plotë gjysmë piku të spektrit (FWHM).Gjerësia e linjës ndikohet kryesisht nga rrezatimi spontan i atomeve ose joneve të ngacmuara, zhurma e fazës, dridhja mekanike e rezonatorit, nervozizmi i temperaturës dhe faktorë të tjerë të jashtëm.Sa më e vogël të jetë vlera e gjerësisë së linjës, aq më e lartë është pastërtia e spektrit, domethënë, aq më i mirë është monokromatikiteti i lazerit.Laserët me karakteristika të tilla zakonisht kanë shumë pak zhurmë fazore ose frekuente dhe shumë pak zhurmë me intensitet relativ.Në të njëjtën kohë, sa më e vogël të jetë vlera lineare e gjerësisë së lazerit, aq më e fortë është koherenca përkatëse, e cila manifestohet si një gjatësi koherence jashtëzakonisht e gjatë.
Realizimi dhe aplikimi i laserit me gjerësi të ngushtë vije
I kufizuar nga gjerësia e linjës së natyrshme të fitimit të substancës së punës së lazerit, është pothuajse e pamundur të realizohet drejtpërdrejt prodhimi i lazerit me gjerësi të ngushtë të linjës duke u mbështetur në vetë oshilatorin tradicional.Për të realizuar funksionimin e lazerit me gjerësi të ngushtë të linjës, zakonisht është e nevojshme të përdoren filtra, grila dhe pajisje të tjera për të kufizuar ose zgjedhur modulin gjatësor në spektrin e fitimit, për të rritur diferencën e fitimit neto midis modaliteteve gjatësore, në mënyrë që të ketë një pak ose edhe vetëm një lëkundje të modalitetit gjatësor në rezonatorin lazer.Në këtë proces, shpesh është e nevojshme të kontrollohet ndikimi i zhurmës në daljen e lazerit dhe të minimizohet zgjerimi i linjave spektrale të shkaktuara nga dridhjet dhe ndryshimet e temperaturës të mjedisit të jashtëm;Në të njëjtën kohë, mund të kombinohet gjithashtu me analizën e densitetit spektral të zhurmës së fazës ose frekuencës për të kuptuar burimin e zhurmës dhe për të optimizuar dizajnin e lazerit, në mënyrë që të arrihet prodhim i qëndrueshëm i lazerit me gjerësi të ngushtë të linjës.
Le të hedhim një vështrim në realizimin e funksionimit me gjerësi të ngushtë të linjës së disa kategorive të ndryshme lazerësh.
Lazerët gjysmëpërçues kanë përparësitë e madhësisë kompakte, efikasitetit të lartë, jetëgjatësisë dhe përfitimeve ekonomike.
Rezonatori optik Fabry-Pero (FP) i përdorur në tradicionalelazer gjysmëpërçuespërgjithësisht lëkundet në modalitetin shumë-gjatësor, dhe gjerësia e linjës së daljes është relativisht e gjerë, kështu që është e nevojshme të rritet reagimi optik për të marrë daljen e gjerësisë së vijës së ngushtë.
Reagimi i shpërndarë (DFB) dhe reflektimi i shpërndarë Bragg (DBR) janë dy lazer tipikë gjysmëpërçues me reagim optik të brendshëm.Për shkak të hapit të vogël të grilës dhe selektivitetit të mirë të gjatësisë së valës, është e lehtë të arrihet një dalje e qëndrueshme me një frekuencë të vetme me gjerësi të vijës së ngushtë.Dallimi kryesor midis dy strukturave është pozicioni i grilës: struktura DFB zakonisht shpërndan strukturën periodike të grilës Bragg në të gjithë rezonatorin, dhe rezonatori i DBR zakonisht përbëhet nga struktura e grilës reflektuese dhe rajoni i fitimit të integruar në sipërfaqja fundore.Përveç kësaj, lazerët DFB përdorin grila të ngulitura me kontrast të ulët të indeksit të thyerjes dhe reflektim të ulët.Lazerët DBR përdorin grila sipërfaqësore me kontrast të lartë të indeksit të thyerjes dhe reflektim të lartë.Të dy strukturat kanë një gamë të madhe spektrale të lirë dhe mund të kryejnë akordim të gjatësisë valore pa kërcim të modalitetit në intervalin prej disa nanometrash, ku lazeri DBR ka një gamë më të gjerë akordimi sesaLazer DFB.Për më tepër, teknologjia e reagimit optik të zgavrës së jashtme, e cila përdor elementë optikë të jashtëm për të kthyer dritën dalëse të çipit të lazerit gjysmëpërçues dhe për të zgjedhur frekuencën, mund të realizojë gjithashtu funksionimin me gjerësi të ngushtë të linjës së lazerit gjysmëpërçues.
(2) Lazer me fibra
Lazerët me fibra kanë efikasitet të lartë të konvertimit të pompës, cilësi të mirë të rrezes dhe efikasitet të lartë të bashkimit, të cilat janë temat e nxehta të kërkimit në fushën e lazerit.Në kontekstin e epokës së informacionit, lazerët me fibra kanë përputhshmëri të mirë me sistemet aktuale të komunikimit me fibra optike në treg.Lazeri me fibër me një frekuencë me avantazhet e gjerësisë së ngushtë të linjës, zhurmës së ulët dhe koherencës së mirë është bërë një nga drejtimet e rëndësishme të zhvillimit të tij.
Funksionimi i vetëm gjatësor i modalitetit është thelbi i lazerit me fibra për të arritur dalje të ngushtë me gjerësi të linjës, zakonisht sipas strukturës së rezonatorit të lazerit me fibër me frekuencë të vetme mund të ndahet në llojin DFB, llojin DBR dhe llojin e unazës.Midis tyre, parimi i punës së lazerëve me fibra me një frekuencë DFB dhe DBR është i ngjashëm me atë të lazerëve gjysmëpërçues DFB dhe DBR.
Siç tregohet në figurën 1, lazeri me fibër DFB duhet të shkruajë rrjetë Bragg të shpërndarë në fibër.Për shkak se gjatësia e valës së punës së oshilatorit ndikohet nga periudha e fibrës, mënyra gjatësore mund të zgjidhet përmes reagimit të shpërndarë të grilës.Rezonatori lazer i lazerit DBR zakonisht formohet nga një palë grila me fibra Bragg, dhe mënyra e vetme gjatësore zgjidhet kryesisht nga grilat e fibrave Bragg me brez të ngushtë dhe me reflektim të ulët.Sidoqoftë, për shkak të rezonatorit të tij të gjatë, strukturës komplekse dhe mungesës së mekanizmit efektiv të diskriminimit të frekuencës, zgavra në formë unaze është e prirur ndaj kërcimit të modalitetit dhe është e vështirë të punohet në mënyrë të qëndrueshme në modalitetin gjatësor të vazhdueshëm për një kohë të gjatë.
Figura 1, Dy struktura tipike lineare me frekuencë të vetmelazer me fibra
Koha e postimit: Nëntor-27-2023