Τεχνολογία λέιζερ στενής γραμμής Λέιζερ Δύο

Τεχνολογία λέιζερ στενής γραμμής Λέιζερ Δύο

(3)Λέιζερ στερεάς κατάστασης

Το 1960, το πρώτο λέιζερ Ruby του κόσμου ήταν ένα λέιζερ στερεάς κατάστασης, που χαρακτηρίζεται από ενέργεια υψηλής εξόδου και ευρύτερη κάλυψη μήκους κύματος. Η μοναδική χωρική δομή του λέιζερ στερεάς κατάστασης το καθιστά πιο ευέλικτο στο σχεδιασμό της στενής απόδοσης γραμμής. Επί του παρόντος, οι κύριες μέθοδοι που εφαρμόζονται περιλαμβάνουν τη μέθοδο σύντομης κοιλότητας, τη μέθοδο της κοιλότητας μονής κατεύθυνσης, τη μέθοδο της ενδοκοιλιακής πρότυπης, τη μέθοδο της κοιλότητας του εκκρεμούς στρέψης, τη μέθοδο πλέγματος όγκου Bragg και τη μέθοδο έγχυσης σπόρων.

Το σχήμα 7 δείχνει τη δομή πολλών τυπικών λέιζερ στερεάς κατάστασης ενός μήκους.

Το σχήμα 7 (α) δείχνει την αρχή λειτουργίας της επιλογής μεμονωμένου διαχρονικού τρόπου με βάση το πρότυπο FP της κοινοβουλιότητας, δηλαδή το στενό φάσμα μετάδοσης γραμμής του προτύπου χρησιμοποιείται για την αύξηση της απώλειας άλλων διαχρονικών τρόπων, έτσι ώστε να φιλτράρονται οι άλλοι διαμήκους τρόπους στη λειτουργία του τρόπου λειτουργίας λόγω της μικρής μεταδότησης τους, έτσι ώστε να επιτευχθεί η διαχρονική λειτουργία. Επιπλέον, μπορεί να ληφθεί ένα ορισμένο εύρος εξόδου συντονισμού μήκους κύματος μπορεί να επιτευχθεί με τον έλεγχο της γωνίας και της θερμοκρασίας του προτύπου FP και την αλλαγή του διαμήκους διαστήματος λειτουργίας. ΣΥΚΟ. 7 (β) και (γ) δείχνουν τον μη επίπεδη ταλαντωτή δακτυλίου (NPRO) και τη μέθοδο κοιλότητας της εκκρεμούς εκκρεμούς που χρησιμοποιείται για την απόκτηση μιας μοναδικής διαμήκους τρόπου λειτουργίας. Η αρχή λειτουργίας είναι να γίνει η δοκός να διαδοθεί σε μία μόνο κατεύθυνση στον συντονιστή, να εξαλείψει αποτελεσματικά την ανομοιογενή χωρική κατανομή του αριθμού των αντιστρεφόμενων σωματιδίων στη συνηθισμένη κοιλότητα των κυμάτων και έτσι να αποφευχθεί η επίδραση της φαινόμενης καύσης της χωρικής οπής για να επιτευχθεί μια ενιαία διαχρονική λειτουργία. Η αρχή της επιλογής λειτουργίας Bulk Bragg Grating (VBG) είναι παρόμοια με εκείνη του ημιαγωγού και των λέιζερ στενής γραμμής των ινών που αναφέρονται προηγουμένως, δηλαδή χρησιμοποιώντας το VBG ως στοιχείο φίλτρου, με βάση την καλή φασματική επιλεκτικότητα και την επιλεκτικότητα της γωνίας, ο ταλαντωτής ταλαντώνεται σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος ή να επιτύχει το ρόλο της διαχρονικής επιλογής, όπως φαίνεται στο Σχήμα 7 (d).
Ταυτόχρονα, αρκετές μέθοδοι επιλογής διαμήκους τρόπου λειτουργίας μπορούν να συνδυαστούν ανάλογα με τις ανάγκες βελτίωσης της ακρίβειας της διαμήκους τρόπου επιλογής, να περιορίσουν περαιτέρω το γραμμικό εύρος ή να αυξήσουν την ένταση του ανταγωνισμού με την εισαγωγή μη γραμμικού μετασχηματισμού συχνότητας και άλλων μέσων και επεκτάθηκαν το μήκος κύματος εξόδου του λέιζερ, ενώ λειτουργούν σε ένα στενό γραμμές, το οποίο είναι δύσκολο να γίνειημιαγωγός λέιζερκαιλέιζερ ινών.

(4) λέιζερ Brillouin

Το Laser Brillouin βασίζεται στην διεγερμένη επίδραση σκέδασης Brillouin (SBS) για να αποκτηθεί χαμηλού θορύβου, τεχνολογία στενής γραμμής, η αρχή του είναι μέσω του φωτονίου και της εσωτερικής αλληλεπίδρασης ακουστικού πεδίου για να παράγει μια συγκεκριμένη μετατόπιση συχνότητας των φωτονίων Stokes και ενισχύεται συνεχώς μέσα στο εύρος κέρδους.

Το σχήμα 8 δείχνει το διάγραμμα στάθμης της μετατροπής SBS και τη βασική δομή του λέιζερ Brillouin.

Λόγω της χαμηλής συχνότητας κραδασμών του ακουστικού πεδίου, η μετατόπιση συχνότητας Brillouin του υλικού είναι συνήθως μόνο 0,1-2 cm-1, έτσι με 1064 nm λέιζερ ως φως της αντλίας, το μήκος κύματος Stokes που παράγεται συχνά είναι μόνο περίπου 1064,01 nm, αλλά αυτό σημαίνει επίσης ότι η απόδοση της κβαντικής μετατροπής είναι εξαιρετικά υψηλή (μέχρι 99,99% στη θεωρία). Επιπλέον, επειδή το βραβείο Brillouin κερδίζει το βαρέλι του μέσου είναι συνήθως μόνο της τάξης του MHz-GHz (το βραβείο Brillouin Gain Lix of Actress Media είναι μόνο περίπου 10 MHz), είναι πολύ μικρότερο από το κέρδος γραμμής του λέιζερ της ουσίας του λέιζερ της τάξης των 100 GHz. Το πλάτος της γραμμής εξόδου είναι αρκετές τάξεις μεγέθους στενότερες από το πλάτος της γραμμής της αντλίας. Επί του παρόντος, το λέιζερ Brillouin έχει γίνει ένα ερευνητικό hotspot στον τομέα της φωτονικής και υπήρξαν πολλές αναφορές σχετικά με την εντολή HZ και Sub-Hz εξαιρετικά στενής απόδοσης γραμμής.

Τα τελευταία χρόνια, οι συσκευές Brillouin με δομή κυματοδηγού έχουν εμφανιστεί στον τομέα τουΦωτονική μικροκυμάτων, και αναπτύσσονται ταχέως προς την κατεύθυνση της μικροσκοπικοποίησης, της υψηλής ολοκλήρωσης και της υψηλότερης ανάλυσης. Επιπλέον, το λέιζερ Brillouin που βασίζεται σε νέα κρυστάλλινα υλικά όπως το Diamond έχει επίσης εισέλθει στο όραμα των ανθρώπων τα τελευταία δύο χρόνια, την καινοτόμο ανακάλυψή του στη δύναμη της δομής του κυματοδηγού και του Cascade SBS Bottleneck, της ισχύος του λέιζερ Brillouin σε μέγεθος 10 W, τοποθετώντας το θεμέλιο για την επέκταση της εφαρμογής του.
Γενική διασταύρωση
Με τη συνεχή εξερεύνηση της γνώσης αιχμής, τα στενά λέιζερ γραμμής έχουν γίνει ένα απαραίτητο εργαλείο στην επιστημονική έρευνα με την εξαιρετική τους απόδοση, όπως το Laser Interferometer Ligo για ανίχνευση κύματος βαρύτητας, η οποία χρησιμοποιεί ένα στενό γραμμικό κύμα με λέιζερλέιζερμε μήκος κύματος 1064 nm ως πηγή σπόρου και το εύρος γραμμής του φωτός σπόρου είναι εντός 5 kHz. Επιπλέον, τα λέιζερ στενού πλάτους με το μήκος κύματος και το άλμα λειτουργίας δεν δείχνουν επίσης εξαιρετικό δυναμικό εφαρμογής, ειδικά στις συνεκτικές επικοινωνίες, οι οποίες μπορούν να ανταποκριθούν απόλυτα στις ανάγκες της πολυπλεξινόμησης διαίρεσης κύματος (WDM) ή της πολυπλεξινόμησης διαίρεσης συχνότητας (FDM) για τη δυνατότητα πολλαπλών μήκους κύματος (ή της συχνότητας) και αναμένεται να γίνει η συσκευή πυρήνα της επόμενης γενιάς της τεχνολογίας επικοινωνίας.
Στο μέλλον, η καινοτομία των υλικών λέιζερ και της τεχνολογίας επεξεργασίας θα προωθήσει περαιτέρω τη συμπίεση του γραμμικού μήκους λέιζερ, τη βελτίωση της σταθερότητας της συχνότητας, την επέκταση της περιοχής μήκους κύματος και τη βελτίωση της εξουσίας, ανοίγοντας το δρόμο για την ανθρώπινη εξερεύνηση του άγνωστου κόσμου.