Ανάπτυξη και κατάσταση αγοράς του συντονισμένου μέρους λέιζερ

Ανάπτυξη και κατάσταση αγοράς του συντονισμένου λέιζερ (Μέρος δύο)

Αρχή λειτουργίας τουσυντονίσιμο λέιζερ

Υπάρχουν περίπου τρεις αρχές για την επίτευξη συντονισμού μήκους κύματος λέιζερ. Πλέονσυντονισμένα λέιζερΧρησιμοποιήστε εργασιακές ουσίες με ευρείες φθορίζουσες γραμμές. Οι συντονιστές που συνθέτουν το λέιζερ έχουν πολύ χαμηλές απώλειες μόνο σε 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 με ορισμένα στοιχεία (όπως ένα σχάριο). Το δεύτερο είναι να μετατοπιστεί το επίπεδο ενέργειας της μετάβασης με λέιζερ, αλλάζοντας ορισμένες εξωτερικές παραμέτρους (όπως μαγνητικό πεδίο, θερμοκρασία κλπ.). Η τρίτη είναι η χρήση μη γραμμικών αποτελεσμάτων για την επίτευξη μετασχηματισμού και συντονισμού μήκους κύματος (βλέπε μη γραμμική οπτική, διεγερμένη σκέδαση Raman, διπλασιασμό οπτικής συχνότητας, οπτική παραμετρική ταλάντωση). Τα τυπικά λέιζερ που ανήκουν στην πρώτη λειτουργία συντονισμού είναι λέιζερ βαφής, λέιζερ χρυσομαρυλίας, λέιζερ έγχρωμου κεντρικού κέντρου, συντονισμένα λέιζερ αερίου υψηλής πίεσης και συντονισμένα λέιζερ excimer.

Το συντονισμένο λέιζερ από την άποψη της τεχνολογίας υλοποίησης χωρίζεται κυρίως σε: Τρέχουσα τεχνολογία ελέγχου, τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας και τεχνολογία μηχανικού ελέγχου.
Μεταξύ αυτών, η τεχνολογία ηλεκτρονικού ελέγχου είναι να επιτευχθεί συντονισμός μήκους κύματος μεταβάλλοντας το ρεύμα έγχυσης, με ταχύτητα συντονισμού σε επίπεδο NS, ευρύτατο εύρος ζώνης, αλλά και μικρή ισχύ εξόδου, βασισμένη στην τεχνολογία ηλεκτρονικού ελέγχου κυρίως SG-DBR (πλέγμα δειγματοληψίας DBR) και λέιζερ GCSR (βοηθητική κατεύθυνση πλέξης προς τα πίσω-σβήνει την αντανακλαστική ανάκτηση. Η τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας αλλάζει το μήκος κύματος εξόδου του λέιζερ, αλλάζοντας τον δείκτη διάθλασης της ενεργού περιοχής με λέιζερ. Η τεχνολογία είναι απλή, αλλά αργή και μπορεί να ρυθμιστεί με ένα στενό πλάτος ζώνης μόνο λίγων nm. Οι κύριες που βασίζονται στην τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας είναιΛέιζερ DFB(κατανεμημένη ανατροφοδότηση) και λέιζερ DBR (κατανεμημένη αντανάκλαση Bragg). Ο μηχανικός έλεγχος βασίζεται κυρίως στην τεχνολογία MEMS (μικρο-ηλεκτρο-μηχανικό σύστημα) για την ολοκλήρωση της επιλογής του μήκους κύματος, με μεγάλο ρυθμιζόμενο εύρος ζώνης, υψηλής ισχύος εξόδου. Οι κύριες δομές που βασίζονται στην τεχνολογία μηχανικού ελέγχου είναι η DFB (κατανεμημένη ανατροφοδότηση), η ECL (Laser External Cavity) και το VCSEL (κατακόρυφη επιφάνεια της κοιλότητας που εκπέμπουν λέιζερ). Τα παρακάτω εξηγούνται από αυτές τις πτυχές της αρχής των συντονισμένων λέιζερ.

Εφαρμογή οπτικής επικοινωνίας

Το συντονισμένο λέιζερ είναι μια βασική οπτικοηλεκτρονική συσκευή σε μια νέα γενιά συστήματος πολυπλεξίας διαίρεσης πυκνού μήκους κύματος και ανταλλαγής φωτονίων σε όλα τα οπτικά δίκτυα. Η εφαρμογή του αυξάνει σημαντικά την ικανότητα, την ευελιξία και την επεκτασιμότητα του συστήματος μετάδοσης οπτικών ινών και έχει συνειδητοποιήσει συνεχή ή οιονεί συνεχή συντονισμό σε ένα ευρύ φάσμα μήκους κύματος.
Οι εταιρείες και τα ερευνητικά ιδρύματα σε όλο τον κόσμο προωθούν ενεργά την έρευνα και την ανάπτυξη συντονισμένων λέιζερ και συνεχώς σημειώνεται η νέα πρόοδος στον τομέα αυτό. Η απόδοση των συντονισμένων λέιζερ βελτιώνεται συνεχώς και το κόστος μειώνεται συνεχώς. Επί του παρόντος, τα συντονισμένα λέιζερ χωρίζονται κυρίως σε δύο κατηγορίες: λέιζερ με ρυθμούς ημιαγωγών και συντονισμένα λέιζερ ινών.
Ημιαγωγός λέιζερείναι μια σημαντική πηγή φωτός στο σύστημα οπτικής επικοινωνίας, το οποίο έχει τα χαρακτηριστικά του μικρού μεγέθους, του ελαφρού βάρους, της υψηλής απόδοσης μετατροπής, της εξοικονόμησης ενέργειας κ.λπ. και είναι εύκολο να επιτευχθεί η οπτοηλεκτρονική ενσωμάτωση μεμονωμένα τσιπ με άλλες συσκευές. Μπορεί να χωριστεί σε συντονίσιμο κατανεμημένο λέιζερ ανατροφοδότησης, κατανεμημένο λέιζερ καθρέφτη Bragg, σύστημα μικροκινητήρων κατακόρυφης κοιλότητας που εκπέμπει λέιζερ και λέιζερ ημιαγωγού εξωτερικής κοιλότητας.
Η ανάπτυξη του συντονισμένου λέιζερ ινών ως μέσου κέρδους και η ανάπτυξη της δίοδοι λέιζερ ημιαγωγών ως πηγή αντλίας προωθούσε σημαντικά την ανάπτυξη λέιζερ ινών. Το συντονισμένο λέιζερ βασίζεται στο εύρος ζώνης κέρδους 80Nm της ουσίας με ντοπατίδα και το στοιχείο φίλτρου προστίθεται στον βρόχο για να ελέγξει το μήκος κύματος Lasing και να συνειδητοποιήσει τον συντονισμό μήκους κύματος.
Η ανάπτυξη του συντονισμένου λέιζερ ημιαγωγών είναι πολύ δραστήρια στον κόσμο και η πρόοδος είναι επίσης πολύ γρήγορη. Καθώς τα συντονισμένα λέιζερ προσεγγίζουν σταδιακά τα σταθερά λέιζερ μήκους κύματος όσον αφορά το κόστος και την απόδοση, αναπόφευκτα θα χρησιμοποιηθούν όλο και περισσότερο στα συστήματα επικοινωνίας και θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στα μελλοντικά οπτικά δίκτυα.

Προοπτική ανάπτυξης
Υπάρχουν πολλοί τύποι συντονισμένων λέιζερ, οι οποίοι γενικά αναπτύσσονται με την περαιτέρω εισαγωγή μηχανισμών συντονισμού μήκους κύματος με βάση τα διάφορα λέιζερ μήκους ενός κύματος και κάποια εμπορεύματα έχουν παραδοθεί διεθνώς στην αγορά. Εκτός από την ανάπτυξη συνεχών οπτικών συντονισμένων λέιζερ, έχουν επίσης αναφερθεί συντονισμένα λέιζερ με ενσωματωμένες άλλες λειτουργίες, όπως ο συντονισμένος λέιζερ ενσωματωμένος με ένα ενιαίο τσιπ VCSEL και έναν ρυθμιστή ηλεκτρικής απορρόφησης και το λέιζερ ενσωματωμένο με έναν ανακλαστήρα Bragg του δείγματος και έναν οπτικό ενισχυτή ημιαγωγού και έναν ηλεκτρικό απορροφητή.
Επειδή χρησιμοποιείται ευρέως το συντονισμένο λέιζερ μήκους κύματος, το συντονισμένο λέιζερ διαφόρων δομών μπορεί να εφαρμοστεί σε διαφορετικά συστήματα και το καθένα έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η εξωτερική κοιλότητα λέιζερ ημιαγωγού μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή φωτός ευρείας ζώνης σε όργανα δοκιμής ακριβείας λόγω της υψηλής ισχύος εξόδου και του συνεχούς ρυθμού μήκους κύματος. Από την άποψη της ενσωμάτωσης των φωτονίων και την ικανοποίηση του μελλοντικού οπτικής δικτύου, το δείγμα πλέγματος DBR, το υπερκατασκευασμένο πλέγμα DBR και τα συντονισμένα λέιζερ που ενσωματώνονται με διαμορφωτές και ενισχυτές μπορεί να υποσχθούν ρυθμιζόμενες πηγές φωτός για το Z.
Το συντονισμένο λέιζερ από ίνες με εξωτερική κοιλότητα είναι επίσης ένα πολλά υποσχόμενο είδος πηγής φωτός, το οποίο έχει απλή δομή, πλάτος στενής γραμμής και εύκολη σύζευξη ινών. Εάν ο διαμορφωτής ΕΑ μπορεί να ενσωματωθεί στην κοιλότητα, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως οπτική πηγή οπτικού σολιτόνα υψηλής ταχύτητας. Επιπλέον, τα συντονισμένα λέιζερ ινών που βασίζονται σε λέιζερ ινών έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο τα τελευταία χρόνια. Μπορεί να αναμένεται ότι η απόδοση των συντονισμένων λέιζερ στις πηγές φωτός οπτικής επικοινωνίας θα βελτιωθεί περαιτέρω και το μερίδιο αγοράς θα αυξηθεί σταδιακά, με πολύ φωτεινές προοπτικές εφαρμογής.