Ανάπτυξη και κατάσταση στην αγορά του ρυθμιζόμενου λέιζερ Μέρος δεύτερο

Ανάπτυξη και κατάσταση στην αγορά του ρυθμιζόμενου λέιζερ (Μέρος δεύτερο)

Αρχή λειτουργίας τουρυθμιζόμενο λέιζερ

Υπάρχουν περίπου τρεις αρχές για την επίτευξη ρύθμισης μήκους κύματος λέιζερ. Οι περισσότερες.ρυθμιζόμενα λέιζερΧρησιμοποιήστε ουσίες εργασίας με ευρείες γραμμές φθορισμού. 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 χαμηλών απωλειών του συντονιστή από ορισμένα στοιχεία (όπως ένα πλέγμα). Το δεύτερο είναι να μετατοπίσετε το ενεργειακό επίπεδο της μετάβασης του λέιζερ αλλάζοντας ορισμένες εξωτερικές παραμέτρους (όπως μαγνητικό πεδίο, θερμοκρασία κ.λπ.). Το τρίτο είναι η χρήση μη γραμμικών φαινομένων για την επίτευξη μετασχηματισμού και συντονισμού μήκους κύματος (βλ. μη γραμμική οπτική, διεγερμένη σκέδαση Raman, διπλασιασμός οπτικής συχνότητας, οπτική παραμετρική ταλάντωση). Τυπικά λέιζερ που ανήκουν στην πρώτη λειτουργία συντονισμού είναι τα λέιζερ χρωστικής, τα λέιζερ χρυσοβηρυλίου, τα λέιζερ κέντρου χρώματος, τα συντονιζόμενα λέιζερ αερίου υψηλής πίεσης και τα συντονιζόμενα λέιζερ excimer.

Το ρυθμιζόμενο λέιζερ από την άποψη της τεχνολογίας υλοποίησης χωρίζεται κυρίως σε: τεχνολογία ελέγχου ρεύματος, τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας και τεχνολογία μηχανικού ελέγχου.
Μεταξύ αυτών, η τεχνολογία ηλεκτρονικού ελέγχου επιτυγχάνει συντονισμό μήκους κύματος αλλάζοντας το ρεύμα έγχυσης, με ταχύτητα συντονισμού επιπέδου NS, ευρύ εύρος ζώνης συντονισμού, αλλά μικρή ισχύ εξόδου, βασισμένη στην τεχνολογία ηλεκτρονικού ελέγχου κυρίως SG-DBR (δειγματοληπτικό πλέγμα DBR) και λέιζερ GCSR (βοηθητική σύζευξη με κατευθυντική σύζευξη ανάστροφης δειγματοληψίας). Η τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας αλλάζει το μήκος κύματος εξόδου του λέιζερ αλλάζοντας τον δείκτη διάθλασης της ενεργής περιοχής του λέιζερ. Η τεχνολογία είναι απλή, αλλά αργή και μπορεί να ρυθμιστεί με στενό πλάτος ζώνης μόνο μερικών nm. Οι κύριες τεχνολογίες που βασίζονται στην τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας είναιΛέιζερ DFB(κατανεμημένη ανάδραση) και λέιζερ DBR (Κατανεμημένη ανάκλαση Bragg). Ο μηχανικός έλεγχος βασίζεται κυρίως στην τεχνολογία MEMS (μικροηλεκτρομηχανικό σύστημα) για την ολοκλήρωση της επιλογής του μήκους κύματος, με μεγάλο ρυθμιζόμενο εύρος ζώνης, υψηλή ισχύ εξόδου. Οι κύριες δομές που βασίζονται στην τεχνολογία μηχανικού ελέγχου είναι η DFB (κατανεμημένη ανάδραση), η ECL (λέιζερ εξωτερικής κοιλότητας) και η VCSEL (λέιζερ εκπομπής επιφάνειας κάθετης κοιλότητας). Τα ακόλουθα εξηγούνται από αυτές τις πτυχές της αρχής των ρυθμιζόμενων λέιζερ.

Εφαρμογή οπτικής επικοινωνίας

Το συντονιζόμενο λέιζερ είναι μια βασική οπτοηλεκτρονική συσκευή σε μια νέα γενιά συστημάτων πολυπλεξίας πυκνής διαίρεσης κύματος και ανταλλαγής φωτονίων σε πλήρως οπτικά δίκτυα. Η εφαρμογή του αυξάνει σημαντικά την χωρητικότητα, την ευελιξία και την επεκτασιμότητα του συστήματος μετάδοσης οπτικών ινών και έχει πραγματοποιήσει συνεχή ή σχεδόν συνεχή συντονισμό σε ένα ευρύ φάσμα 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 ρυθμιζόμενων λέιζερ βελτιώνεται συνεχώς και το κόστος μειώνεται συνεχώς. Προς το παρόν, τα ρυθμιζόμενα λέιζερ χωρίζονται κυρίως σε δύο κατηγορίες: ρυθμιζόμενα λέιζερ ημιαγωγών και ρυθμιζόμενα λέιζερ οπτικών ινών.
Ημιαγωγικό λέιζερΕίναι μια σημαντική πηγή φωτός σε οπτικά συστήματα επικοινωνιών, η οποία έχει τα χαρακτηριστικά του μικρού μεγέθους, του ελαφρού 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 ρυθμιζόμενο κατανεμημένο λέιζερ ανάδρασης, κατανεμημένο λέιζερ κατόπτρου Bragg, λέιζερ εκπομπής επιφάνειας κάθετης κοιλότητας συστήματος μικροκινητήρα και λέιζερ ημιαγωγών εξωτερικής κοιλότητας.
Η ανάπτυξη του ρυθμιζόμενου λέιζερ οπτικών ινών ως μέσου κέρδους και η ανάπτυξη της διόδου λέιζερ ημιαγωγών ως πηγής άντλησης έχει προωθήσει σημαντικά την ανάπτυξη των λέιζερ οπτικών ινών. Το ρυθμιζόμενο λέιζερ βασίζεται στο εύρος ζώνης κέρδους 80nm της προσμιχθείσας οπτικής ίνας και το στοιχείο φίλτρου προστίθεται στον βρόχο για τον έλεγχο του μήκους κύματος λέιζερ και την πραγματοποίηση της ρύθμισης του μήκους κύματος.
Η ανάπτυξη συντονιζόμενων ημιαγωγικών λέιζερ είναι πολύ ενεργή παγκοσμίως και η πρόοδος είναι επίσης πολύ γρήγορη. Καθώς τα συντονιζόμενα λέιζερ προσεγγίζουν σταδιακά τα λέιζερ σταθερού μήκους κύματος όσον αφορά το κόστος και την απόδοση, αναπόφευκτα θα χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε συστήματα επικοινωνιών και θα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στα μελλοντικά πλήρως οπτικά δίκτυα.

Προοπτική ανάπτυξης
Υπάρχουν πολλοί τύποι ρυθμιζόμενων λέιζερ, τα οποία γενικά αναπτύσσονται με την περαιτέρω εισαγωγή μηχανισμών ρύθμισης μήκους κύματος με βάση διάφορα λέιζερ μονού μήκους κύματος, και ορισμένα προϊόντα έχουν διατεθεί στην αγορά διεθνώς. Εκτός από την ανάπτυξη συνεχών οπτικά ρυθμιζόμενων λέιζερ, έχουν επίσης αναφερθεί ρυθμιζόμενα λέιζερ με ενσωματωμένες άλλες λειτουργίες, όπως το ρυθμιζόμενο λέιζερ που είναι ενσωματωμένο με ένα μόνο τσιπ VCSEL και έναν ηλεκτρικό διαμορφωτή απορρόφησης, και το λέιζερ που είναι ενσωματωμένο με έναν ανακλαστήρα Bragg με πλέγμα δειγματοληψίας και έναν οπτικό ενισχυτή ημιαγωγών και έναν ηλεκτρικό διαμορφωτή απορρόφησης.
Επειδή το λέιζερ ρυθμιζόμενου μήκους κύματος χρησιμοποιείται ευρέως, το ρυθμιζόμενο 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 ευρυζωνική ρυθμιζόμενη πηγή φωτός σε όργανα δοκιμών ακριβείας λόγω της υψηλής ισχύος εξόδου και του συνεχούς ρυθμιζόμενου μήκους κύματος. Από την άποψη της ενσωμάτωσης φωτονίων και της επίτευξης του μελλοντικού πλήρως οπτικού δικτύου, το DBR δειγματοληπτικού πλέγματος, το DBR υπερδομημένου πλέγματος και τα ρυθμιζόμενα λέιζερ που ενσωματώνονται με διαμορφωτές και ενισχυτές μπορεί να είναι πολλά υποσχόμενες ρυθμιζόμενες πηγές φωτός για το Z.
Το συντονιζόμενο λέιζερ οπτικών ινών με εξωτερική κοιλότητα είναι επίσης ένα πολλά υποσχόμενο είδος πηγής φωτός, το οποίο έχει απλή δομή, στενό πλάτος γραμμής και εύκολη σύζευξη ινών. Εάν ο διαμορφωτής EA μπορεί να ενσωματωθεί στην κοιλότητα, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως συντονιζόμενη οπτική πηγή σολιτονίου υψηλής ταχύτητας. Επιπλέον, τα συντονιζόμενα λέιζερ οπτικών ινών που βασίζονται σε λέιζερ οπτικών ινών έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο τα τελευταία χρόνια. Αναμένεται ότι η απόδοση των συντονιζόμενων λέιζερ σε πηγές φωτός οπτικών επικοινωνιών θα βελτιωθεί περαιτέρω και το μερίδιο αγοράς θα αυξηθεί σταδιακά, με πολύ λαμπρές προοπτικές εφαρμογής.