Oghje, avemu da intruduce un laser "monocromaticu" à l'estremu - narrow linewidth laser. U so emergenza riempie i lacune in parechji campi d'applicazione di laser, è in l'ultimi anni hè stata largamente utilizata in a rilevazione di l'onda gravitazionale, liDAR, sensing distribuitu, cumunicazione ottica coherente à alta velocità è altri campi, chì hè una "missione" chì ùn pò micca esse. compie solu da migliurà a putenza laser.
Chì ghjè un laser di larghezza di linea stretta?
U terminu "larghezza di linea" si riferisce à a larghezza di a linea spettrale di u laser in u duminiu di freccia, chì hè generalmente quantificata in quantu à a larghezza di u spettru tutale (FWHM). L'ampiezza di a linea hè principalmente affettata da a radiazione spontanea di l'atomi o ioni eccitati, u rumore di fase, a vibrazione meccanica di u resonatore, u jitter di temperatura è altri fattori esterni. U più chjucu u valore di a larghezza di a linea, u più altu hè a purità di u spettru, vale à dì, u megliu a monocromaticità di u laser. I laser cù tali caratteristiche sò generalmente assai pocu rumore di fase o frequenza è assai pocu rumore d'intensità relativa. À u listessu tempu, u più chjucu u valore di larghezza lineale di u laser, u più forte a coherenza currispundenti, chì si manifesta cum'è una lunghezza di coherenza estremamente longa.
Realizazione è applicazione di laser di larghezza di linea stretta
Limitatu da u linewidth inherente di guadagnà di a sustanza di travagliu di u laser, hè quasi impussibile di realizà direttamente l'output di u laser linewidth strettu cunfidendu nantu à l'oscillatore tradiziunale stessu. In ordine per rializà u funziunamentu di u laser di larghezza di linea stretta, hè di solitu necessariu di utilizà filtri, griglia è altri dispusitivi per limità o selezziunà u modulu longitudinale in u spettru di guadagnu, aumentà a diferenza di guadagnu netu trà i modi longitudinali, in modu chì ci hè un pochi o ancu una sola oscillazione di modu longitudinale in u resonator laser. In questu prucessu, hè spessu necessariu di cuntrullà l'influenza di u sonu nantu à a pruduzzioni laser, è minimizzà l'allargamentu di e linee spettrali causate da a vibrazione è i cambiamenti di temperatura di l'ambiente esternu; À u listessu tempu, pò ancu esse cumminati cù l'analisi di a densità spettrale di u rumore di fasa o di frequenza per capiscenu a fonte di u sonu è ottimisate u disignu di u laser, per ottene un output stabile di u laser di larghezza di linea stretta.
Fighjemu un ochju à a realizazione di u funziunamentu di a larghezza di linea stretta di parechje categurie di laser.
I laser semiconductor anu i vantaghji di dimensioni compatte, alta efficienza, longa vita è benefici ecunomichi.
U risonatore otticu Fabry-Perot (FP) usatu in tradiziunalelaser semiconductorginiralmenti oscillates in modu multi-longitudinale, è a larghezza di linea di pruduzzioni hè relativamente larga, cusì hè necessariu di aumentà u feedback otticu per ottene a pruduzzioni di larghezza di linea stretta.
U feedback distribuitu (DFB) è a riflessione Bragg distribuita (DBR) sò dui laser semiconduttori tipici di feedback otticu internu. A causa di a piccula pitch di griglia è di a bona selettività di a lunghezza d'onda, hè faciule d'ottene un output stabile di larghezza di linea stretta a frequenza unica. A diferenza principale trà e duie strutture hè a pusizione di a griglia: a struttura DFB di solitu distribuisce a struttura periodica di a griglia di Bragg in tuttu u resonatore, è u resonatore di u DBR hè generalmente cumpostu da a struttura di griglia di riflessione è a regione di guadagnu integrata a superficia finale. Inoltre, i laser DFB utilizanu griglie incrustate cun cuntrastu d'indice di rifrazione bassu è riflettività bassa. I laser DBR utilizanu griglie di superficia cù un altu cuntrastu d'indice di rifrazione è una alta riflettività. E duie strutture anu una larga gamma spettrale libera è ponu realizà una sintonizazione di lunghezza d'onda senza saltu di modu in una gamma di pochi nanometri, induve u laser DBR hà un intervallu di sintonizazione più largu cà u laser.laser DFB. Inoltre, a tecnulugia di feedback otticu di cavità esterna, chì usa elementi ottichi esterni per rispunse di a luce in uscita di u chip laser semiconductor è selezziunà a frequenza, pò ancu rializà l'operazione di larghezza di linea stretta di u laser semiconductor.
(2) Laser in fibra
Laser Fibre hannu altu efficienza cunversione pompa, bona qualità fasciu è altu efficienza coupling, chì sò i temi di ricerca calda in u campu di laser. In u cuntestu di l'età di l'infurmazione, i laser di fibra anu una bona cumpatibilità cù i sistemi di cumunicazione di fibre ottiche attuali in u mercatu. U laser di fibra unica freccia cù i vantaghji di a larghezza di a linea stretta, u sonu bassu è a bona coerenza hè diventata una di e direzzione impurtanti di u so sviluppu.
U singulu funziunamentu di u modu longitudinale hè u core di u laser di fibra per ottene una pruduzzioni stretta di larghezza di linea, di solitu secondu a struttura di u resonatore di laser di fibra di freccia unica pò esse divisu in tipu DFB, tipu DBR è tipu d'anellu. À mezu à elli, u principiu di funziunamentu di DFB è DBR laser di fibra unica freccia hè simile à quellu di laser semiconductor DFB è DBR.
Cum'è mostra in a Figura 1, u laser di fibra DFB hè di scrive una griglia di Bragg distribuita in a fibra. Perchè a lunghezza d'onda di travagliu di l'oscillatore hè affettata da u periodu di fibra, u modu longitudinale pò esse sceltu per mezu di u feedback distribuitu di a griglia. U risonatore laser di laser DBR hè di solitu furmatu da un paru di reti Bragg in fibra, è u modu longitudinale unicu hè principarmenti sceltu da reti di Bragg in fibra stritta è bassa riflettività. Tuttavia, per via di u so risonatore longu, a struttura cumplessa è a mancanza di un mecanismu di discriminazione di freccia efficace, a cavità in forma d'anellu hè propensa à saltà in modu, è hè difficiule di travaglià stabile in modu longitudinale constante per un bellu pezzu.
Figura 1, Dui strutture lineari tipichi di una sola frequenzalaser di fibra
Tempu di Postu: Nov-27-2023