Αρχή συντονισμού του συντονιζόμενου ημιαγωγικού λέιζερ (Tunable laser)

Αρχή συντονισμού τουΡυθμιζόμενο ημιαγωγικό λέιζερ(Ρυθμιζόμενο λέιζερ)

Το ρυθμιζόμενο λέιζερ ημιαγωγών είναι ένα είδος λέιζερ που μπορεί να αλλάζει συνεχώς το μήκος κύματος της εξόδου λέιζερ σε ένα συγκεκριμένο εύρος. Το ρυθμιζόμενο λέιζερ ημιαγωγών υιοθετεί θερμική ρύθμιση, ηλεκτρική ρύθμιση και μηχανική ρύθμιση για να ρυθμίσει το μήκος της κοιλότητας, το φάσμα ανάκλασης του πλέγματος, τη φάση και άλλες μεταβλητές για να επιτύχει ρύθμιση του μήκους κύματος. Αυτό το είδος λέιζερ έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην οπτική επικοινωνία, τη φασματοσκοπία, την ανίχνευση, την ιατρική και άλλους τομείς. Το Σχήμα 1 δείχνει τη βασική σύνθεση ενός...ρυθμιζόμενο λέιζερ, συμπεριλαμβανομένης της μονάδας κέρδους φωτός, της κοιλότητας FP που αποτελείται από τους εμπρόσθιους και οπίσθιους καθρέφτες και της μονάδας φίλτρου επιλογής οπτικής λειτουργίας. Τέλος, ρυθμίζοντας το μήκος της κοιλότητας ανάκλασης, το φίλτρο οπτικής λειτουργίας μπορεί να φτάσει στην έξοδο επιλογής μήκους κύματος.

ΣΧ.1

Μέθοδος συντονισμού και η παράγωγή της

Η αρχή του συντονισμού του συντονιζόμενουλέιζερ ημιαγωγώνεξαρτάται κυρίως από την αλλαγή των φυσικών παραμέτρων του συντονιστή λέιζερ για την επίτευξη συνεχών ή διακριτών αλλαγών στο μήκος κύματος εξόδου του λέιζερ. Αυτές οι παράμετροι περιλαμβάνουν, ενδεικτικά, τον δείκτη διάθλασης, το μήκος κοιλότητας και την επιλογή τρόπου λειτουργίας. Τα παρακάτω περιγράφουν λεπτομερώς μερικές κοινές μεθόδους συντονισμού και τις αρχές τους:

1. Ρύθμιση έγχυσης φορέα

Η ρύθμιση έγχυσης φορέα είναι η αλλαγή του δείκτη διάθλασης του υλικού αλλάζοντας το ρεύμα που εγχέεται στην ενεργή περιοχή του ημιαγωγικού λέιζερ, έτσι ώστε να επιτευχθεί ρύθμιση μήκους κύματος. Όταν το ρεύμα αυξάνεται, η συγκέντρωση φορέα στην ενεργή περιοχή αυξάνεται, με αποτέλεσμα μια αλλαγή στον δείκτη διάθλασης, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει το μήκος κύματος του λέιζερ.

2. Θερμική ρύθμιση Η θερμική ρύθμιση είναι η αλλαγή του δείκτη διάθλασης και του μήκους της κοιλότητας του υλικού αλλάζοντας τη θερμοκρασία λειτουργίας του λέιζερ, έτσι ώστε να επιτευχθεί ρύθμιση του μήκους κύματος. Οι αλλαγές στη θερμοκρασία επηρεάζουν τον δείκτη διάθλασης και το φυσικό μέγεθος του υλικού.

3. Μηχανικός συντονισμός Ο μηχανικός συντονισμός επιτυγχάνει συντονισμό του μήκους κύματος αλλάζοντας τη θέση ή τη γωνία των εξωτερικών οπτικών στοιχείων του λέιζερ. Οι συνήθεις μέθοδοι μηχανικού συντονισμού περιλαμβάνουν την αλλαγή της γωνίας του πλέγματος περίθλασης και την μετακίνηση της θέσης του κατόπτρου.

4 Ηλεκτροοπτικός συντονισμός Ο ηλεκτροοπτικός συντονισμός επιτυγχάνεται με την εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου σε ένα ημιαγωγικό υλικό για την αλλαγή του δείκτη διάθλασης του υλικού, επιτυγχάνοντας έτσι συντονισμό μήκους κύματος. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως σεηλεκτροοπτικοί διαμορφωτές (ΑΠΕ) και ηλεκτροοπτικά συντονισμένα λέιζερ.

Συνοπτικά, η αρχή συντονισμού του συντονιζόμενου ημιαγωγικού λέιζερ επιτυγχάνει κυρίως τη συντονισμό του μήκους κύματος αλλάζοντας τις φυσικές παραμέτρους του συντονιστή. Αυτές οι παράμετροι περιλαμβάνουν τον δείκτη διάθλασης, το μήκος κοιλότητας και την επιλογή τρόπου λειτουργίας. Συγκεκριμένες μέθοδοι συντονισμού περιλαμβάνουν τη συντονισμό με έγχυση φορέα, τη θερμική συντονισμό, τη μηχανική συντονισμό και την ηλεκτροοπτική συντονισμό. Κάθε μέθοδος έχει τον δικό της συγκεκριμένο φυσικό μηχανισμό και μαθηματική παράγωγο, και η επιλογή της κατάλληλης μεθόδου συντονισμού πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σύμφωνα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της εφαρμογής, όπως το εύρος συντονισμού, η ταχύτητα συντονισμού, η ανάλυση και η σταθερότητα.