Tecnulugia Laser à Larghezza di Linea Stretta Parte Seconda
In u 1960, u primu laser rubinu di u mondu era un laser à statu solidu, carattarizatu da una alta energia di pruduzzione è una cupertura di lunghezza d'onda più larga. A struttura spaziale unica di u laser à statu solidu u rende più flessibile in a cuncepzione di una pruduzzione à larghezza di linea stretta. Attualmente, i principali metudi implementati includenu u metudu di a cavità corta, u metudu di a cavità à anellu unidirezionale, u metudu standard intracavità, u metudu di a cavità in modu di pendulu di torsione, u metudu di u reticolo di Bragg di vulume è u metudu di iniezione di sementi.
A figura 7 mostra a struttura di parechji laser à statu solidu tipici à modu longitudinale unicu.
A Figura 7(a) mostra u principiu di funziunamentu di a selezzione di modu longitudinale unicu basatu annantu à u standard FP in cavità, vale à dì, u spettru di trasmissione di larghezza di linea strettu di u standard hè adupratu per aumentà a perdita di altri modi longitudinali, in modu chì altri modi longitudinali sò filtrati in u prucessu di cumpetizione di modi per via di a so piccula trasmittanza, in modu da ottene un funziunamentu di modu longitudinale unicu. Inoltre, una certa gamma di output di sintonizazione di lunghezza d'onda pò esse ottenuta cuntrullendu l'Angolu è a temperatura di u standard FP è cambiendu l'intervallu di modu longitudinale. A FIG. 7(b) è (c) mostranu l'oscillatore à anellu non planare (NPRO) è u metudu di cavità di modu di pendulu torsionale adupratu per ottene un output di modu longitudinale unicu. U principiu di funziunamentu hè di fà chì u fasciu si propaghi in una sola direzzione in u risonatore, eliminà efficacemente a distribuzione spaziale irregulare di u numeru di particelle inverse in a cavità di l'onda stazionaria ordinaria, è cusì evità l'influenza di l'effettu di brusgiatura di u foru spaziale per ottene un output di modu longitudinale unicu. U principiu di a selezzione di u modu di u reticulu di Bragg in massa (VBG) hè simile à quellu di i laser à larghezza di linea stretta à semiconduttori è à fibra citati prima, vale à dì, aduprendu VBG cum'è elementu di filtru, basatu annantu à a so bona selettività spettrale è a selettività angulare, l'oscillatore oscilla à una lunghezza d'onda o banda specifica per ottene u rolu di selezzione di u modu longitudinale, cum'è mostratu in a Figura 7 (d).
À u listessu tempu, parechji metudi di selezzione di modu longitudinale ponu esse cumminati secondu i bisogni per migliurà a precisione di selezzione di modu longitudinale, restringe ulteriormente a larghezza di linea, o aumentà l'intensità di a cumpetizione di modu introducendu una trasfurmazione di frequenza non lineare è altri mezi, è espande a lunghezza d'onda di uscita di u laser mentre opera in una larghezza di linea stretta, ciò chì hè difficiule da fà perlaser à semiconduttoreèlaser à fibra.
(4) Laser Brillouin
U laser Brillouin hè basatu annantu à l'effettu di scattering Brillouin stimulatu (SBS) per ottene una tecnulugia di output à bassu rumore è larghezza di linea stretta, u so principiu hè attraversu l'interazione di u fotone è di u campu acusticu internu per pruduce un certu cambiamentu di frequenza di i fotoni di Stokes, è hè amplificatu continuamente in a larghezza di banda di guadagnu.
A figura 8 mostra u diagrama di livellu di a cunversione SBS è a struttura basica di u laser Brillouin.
A causa di a bassa frequenza di vibrazione di u campu acusticu, u cambiamentu di frequenza Brillouin di u materiale hè di solitu solu 0,1-2 cm-1, dunque cù un laser 1064 nm cum'è luce di pompa, a lunghezza d'onda di Stokes generata hè spessu solu circa 1064,01 nm, ma questu significa ancu chì a so efficienza di cunversione quantica hè estremamente alta (finu à 99,99% in teoria). Inoltre, postu chì a larghezza di linea di guadagnu Brillouin di u mezu hè di solitu solu di l'ordine di MHZ-ghz (a larghezza di linea di guadagnu Brillouin di certi mezi solidi hè solu circa 10 MHz), hè assai menu di a larghezza di linea di guadagnu di a sustanza di travagliu laser di l'ordine di 100 GHz, dunque, u Stokes eccitatu in u laser Brillouin pò mustrà un fenomenu evidente di restringimentu di u spettru dopu à amplificazione multipla in a cavità, è a so larghezza di linea di uscita hè parechji ordini di grandezza più stretta di a larghezza di a linea di pompa. Attualmente, u laser Brillouin hè diventatu un tema centrale di ricerca in u campu di a fotonica, è ci sò stati parechji rapporti nantu à l'ordine Hz è sub-Hz di una larghezza di linea estremamente stretta.
In l'ultimi anni, i dispusitivi Brillouin cù struttura di guida d'onda sò emersi in u campu difotonica à microonde, è si sviluppanu rapidamente in a direzzione di a miniaturizazione, di l'alta integrazione è di a più alta risoluzione. Inoltre, u laser Brillouin spaziale basatu annantu à novi materiali cristallini cum'è u diamante hè ancu entratu in a visione di a ghjente in l'ultimi dui anni, a so scuperta innovativa in a putenza di a struttura di a guida d'onda è u collu di buttiglia SBS à cascata, a putenza di u laser Brillouin à una magnitudine di 10 W, ponendu e basi per l'espansione di a so applicazione.
Crucivia generale
Cù l'esplorazione cuntinua di cunniscenze d'avanguardia, i laser à larghezza di linea stretta sò diventati un strumentu indispensabile in a ricerca scientifica cù e so eccellenti prestazioni, cum'è l'interferometru laser LIGO per a rilevazione di l'onde gravitazionali, chì utilizza una larghezza di linea stretta à frequenza unica.lasercù una lunghezza d'onda di 1064 nm cum'è fonte di sementi, è a larghezza di linea di a luce di sementi hè in 5 kHz. Inoltre, i laser à larghezza ristretta cù lunghezza d'onda sintonizzabile è senza saltu di modu mostranu ancu un grande putenziale d'applicazione, in particulare in cumunicazioni coerenti, chì ponu risponde perfettamente à i bisogni di multiplexazione à divisione di lunghezza d'onda (WDM) o multiplexazione à divisione di frequenza (FDM) per a sintonizzabilità di a lunghezza d'onda (o frequenza), è si prevede chì diventeranu u dispusitivu principale di a prossima generazione di tecnulugia di cumunicazione mobile.
In u futuru, l'innuvazione di i materiali laser è di a tecnulugia di trasfurmazione prumoverà ulteriormente a cumpressione di a larghezza di linea laser, u miglioramentu di a stabilità di frequenza, l'espansione di a gamma di lunghezze d'onda è u miglioramentu di a putenza, aprendu a strada à l'esplorazione umana di u mondu scunnisciutu.
Data di publicazione: 29 di nuvembre di u 2023