Ανάπτυξη και κατάσταση αγοράς συντονίσιμου λέιζερ Μέρος δεύτερο

Ανάπτυξη και κατάσταση στην αγορά συντονίσιμου λέιζερ (Μέρος δεύτερο)

Αρχή λειτουργίας τουρυθμιζόμενο λέιζερ

Υπάρχουν περίπου τρεις αρχές για την επίτευξη συντονισμού μήκους κύματος λέιζερ. Πλέονσυντονίσιμα λέιζερχρησιμοποιήστε ουσίες εργασίας με ευρείες φθορίζουσες γραμμές. Οι συντονιστές που αποτελούν το λέιζερ έχουν πολύ χαμηλές απώλειες μόνο σε ένα πολύ στενό εύρος μήκους κύματος. Επομένως, το πρώτο είναι να αλλάξετε το μήκος κύματος του λέιζερ αλλάζοντας το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στην περιοχή χαμηλής απώλειας του συντονιστή από ορισμένα στοιχεία (όπως ένα πλέγμα). Το δεύτερο είναι να μετατοπίσουμε το επίπεδο ενέργειας της μετάβασης λέιζερ αλλάζοντας κάποιες εξωτερικές παραμέτρους (όπως μαγνητικό πεδίο, θερμοκρασία κ.λπ.). Το τρίτο είναι η χρήση μη γραμμικών εφέ για την επίτευξη μετασχηματισμού μήκους κύματος και συντονισμού (βλέπε μη γραμμική οπτική, διεγερμένη σκέδαση Raman, διπλασιασμός οπτικής συχνότητας, οπτική παραμετρική ταλάντωση). Τυπικά λέιζερ που ανήκουν στον πρώτο τρόπο συντονισμού είναι τα λέιζερ βαφής, τα λέιζερ χρυσοβερυλίου, τα λέιζερ έγχρωμου κέντρου, τα ρυθμιζόμενα λέιζερ αερίου υψηλής πίεσης και τα συντονίσιμα λέιζερ excimer.

Το συντονιζόμενο λέιζερ από την προοπτική της τεχνολογίας υλοποίησης χωρίζεται κυρίως σε: τεχνολογία ελέγχου ρεύματος, τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας και τεχνολογία μηχανικού ελέγχου.
Μεταξύ αυτών, η τεχνολογία ηλεκτρονικού ελέγχου είναι η επίτευξη συντονισμού μήκους κύματος αλλάζοντας το ρεύμα έγχυσης, με ταχύτητα συντονισμού σε επίπεδο NS, ευρύ εύρος ζώνης συντονισμού, αλλά μικρή ισχύ εξόδου, με βάση την τεχνολογία ηλεκτρονικού ελέγχου κυρίως SG-DBR (sampling grating DBR) και Λέιζερ GCSR (βοηθητική σχάρα κατευθυντική σύζευξη ανάκλαση δειγματοληψίας προς τα πίσω) . Η τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας αλλάζει το μήκος κύματος εξόδου του λέιζερ αλλάζοντας τον δείκτη διάθλασης της ενεργού περιοχής λέιζερ. Η τεχνολογία είναι απλή, αλλά αργή και μπορεί να ρυθμιστεί με ένα στενό εύρος ζώνης μόνο μερικών nm. Τα κυριότερα που βασίζονται στην τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας είναιΛέιζερ DFB(κατανεμημένη ανάδραση) και λέιζερ DBR (Κατανεμημένη ανάκλαση Bragg). Ο μηχανικός έλεγχος βασίζεται κυρίως στην τεχνολογία MEMS (μικροηλεκτρο-μηχανικό σύστημα) για την ολοκλήρωση της επιλογής μήκους κύματος, με μεγάλο ρυθμιζόμενο εύρος ζώνης, υψηλή ισχύ εξόδου. Οι κύριες δομές που βασίζονται στην τεχνολογία μηχανικού ελέγχου είναι το DFB (κατανεμημένη ανάδραση), το ECL (λέιζερ εξωτερικής κοιλότητας) και το VCSEL (λέιζερ εκπομπής κάθετης επιφάνειας κοιλότητας). Τα ακόλουθα εξηγούνται από αυτές τις πτυχές της αρχής των συντονίσιμων λέιζερ.

Εφαρμογή οπτικής επικοινωνίας

Το Tunable Laser είναι μια βασική οπτοηλεκτρονική συσκευή σε μια νέα γενιά συστήματος πολυπλεξίας με διαίρεση πυκνού μήκους κύματος και ανταλλαγής φωτονίων σε πλήρως οπτικό δίκτυο. Η εφαρμογή του αυξάνει σημαντικά τη χωρητικότητα, την ευελιξία και την επεκτασιμότητα του συστήματος μετάδοσης οπτικών ινών και έχει πραγματοποιήσει συνεχή ή σχεδόν συνεχή συντονισμό σε μεγάλο εύρος μήκους κύματος.
Εταιρείες και ερευνητικά ιδρύματα σε όλο τον κόσμο προωθούν ενεργά την έρευνα και την ανάπτυξη ρυθμιζόμενων λέιζερ και σημειώνεται συνεχώς νέα πρόοδος σε αυτόν τον τομέα. Η απόδοση των συντονίσιμων λέιζερ βελτιώνεται συνεχώς και το κόστος μειώνεται συνεχώς. Προς το παρόν, τα συντονίσιμα λέιζερ χωρίζονται κυρίως σε δύο κατηγορίες: τα συντονίσιμα λέιζερ ημιαγωγών και τα συντονίσιμα λέιζερ ινών.
Λέιζερ ημιαγωγώνείναι μια σημαντική πηγή φωτός στο οπτικό σύστημα επικοινωνίας, η οποία έχει τα χαρακτηριστικά του μικρού μεγέθους, του μικρού βάρους, της υψηλής απόδοσης μετατροπής, της εξοικονόμησης ενέργειας κ.λπ., και είναι εύκολο να επιτευχθεί οπτοηλεκτρονική ενσωμάτωση ενός τσιπ με άλλες συσκευές. Μπορεί να χωριστεί σε λέιζερ με δυνατότητα ρύθμισης κατανεμημένης ανάδρασης, λέιζερ κατανεμημένου κατόπτρου Bragg, λέιζερ εκπομπής κάθετης επιφάνειας κοιλότητας συστήματος μικροκινητήρων και λέιζερ ημιαγωγών εξωτερικής κοιλότητας.
Η ανάπτυξη του συντονίσιμου λέιζερ ινών ως μέσο κέρδους και η ανάπτυξη της διόδου λέιζερ ημιαγωγών ως πηγής αντλίας έχει προωθήσει σε μεγάλο βαθμό την ανάπτυξη των λέιζερ ινών. Το συντονίσιμο λέιζερ βασίζεται στο εύρος ζώνης κέρδους των 80 nm της ντοπαρισμένης ίνας και το στοιχείο φίλτρου προστίθεται στον βρόχο για να ελέγξει το μήκος κύματος λέιζερ και να πραγματοποιήσει τη ρύθμιση του μήκους κύματος.
Η ανάπτυξη συντονίσιμου λέιζερ ημιαγωγών είναι πολύ ενεργή στον κόσμο και η πρόοδος είναι επίσης πολύ γρήγορη. Καθώς τα συντονίσιμα λέιζερ προσεγγίζουν σταδιακά τα λέιζερ σταθερού μήκους κύματος όσον αφορά το κόστος και την απόδοση, αναπόφευκτα θα χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε συστήματα επικοινωνίας και θα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στα μελλοντικά αποκλειστικά οπτικά δίκτυα.

Προοπτική ανάπτυξης
Υπάρχουν πολλοί τύποι συντονίσιμα λέιζερ, τα οποία γενικά αναπτύσσονται με την περαιτέρω εισαγωγή μηχανισμών συντονισμού μήκους κύματος με βάση διάφορα λέιζερ μονού μήκους κύματος, και ορισμένα προϊόντα έχουν προμηθευτεί στη διεθνή αγορά. Εκτός από την ανάπτυξη συνεχών οπτικών συντονιζόμενων λέιζερ, έχουν επίσης αναφερθεί συντονίσιμα λέιζερ με ενσωματωμένες άλλες λειτουργίες, όπως το ρυθμιζόμενο λέιζερ ενσωματωμένο με ένα ενιαίο τσιπ VCSEL και έναν ηλεκτρικό διαμορφωτή απορρόφησης, και το λέιζερ ενσωματωμένο με ανακλαστήρα Bragg πλέγματος δείγματος και έναν οπτικό ενισχυτή ημιαγωγών και έναν ηλεκτρικό διαμορφωτή απορρόφησης.
Επειδή το συντονιζόμενο λέιζερ μήκους κύματος χρησιμοποιείται ευρέως, το συντονιζόμενο λέιζερ διαφόρων δομών μπορεί να εφαρμοστεί σε διαφορετικά συστήματα και το καθένα έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Το λέιζερ ημιαγωγών εξωτερικής κοιλότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συντονιζόμενη πηγή φωτός ευρείας ζώνης σε όργανα δοκιμών ακριβείας λόγω της υψηλής ισχύος εξόδου και του συνεχούς ρυθμιζόμενου μήκους κύματος. Από την προοπτική της ολοκλήρωσης φωτονίων και της κάλυψης του μελλοντικού πλήρως οπτικού δικτύου, το DBR πλέγματος δειγμάτων, το υπερδομημένο πλέγμα DBR και τα συντονισμένα λέιζερ ενσωματωμένα με διαμορφωτές και ενισχυτές μπορεί να είναι πολλά υποσχόμενες συντονίσιμες πηγές φωτός για το Z.
Το συντονιζόμενο λέιζερ με πλέγμα ινών με εξωτερική κοιλότητα είναι επίσης ένα πολλά υποσχόμενο είδος πηγής φωτός, που έχει απλή δομή, στενό πλάτος γραμμής και εύκολη σύζευξη ινών. Εάν ο διαμορφωτής EA μπορεί να ενσωματωθεί στην κοιλότητα, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως υψηλής ταχύτητας συντονισμένη οπτική πηγή σολιτονίου. Επιπλέον, τα συντονίσιμα λέιζερ ινών που βασίζονται σε λέιζερ ινών έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο τα τελευταία χρόνια. Αναμένεται ότι η απόδοση των συντονίσιμων λέιζερ σε πηγές φωτός οπτικής επικοινωνίας θα βελτιωθεί περαιτέρω και το μερίδιο αγοράς θα αυξηθεί σταδιακά, με πολύ φωτεινές προοπτικές εφαρμογής.