Αρχή συντονισμού του Tunable semiconductor laser (Tunable laser)

Αρχή συντονισμού τουΣυντονιζόμενο λέιζερ ημιαγωγών(Συντονίσιμο 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 θερμικό συντονισμό, ηλεκτρικό συντονισμό και μηχανικό συντονισμό για να ρυθμίσει το μήκος της κοιλότητας, το φάσμα ανάκλασης του πλέγματος, τη φάση και άλλες μεταβλητές για την επίτευξη συντονισμού μήκους κύματος. Αυτό το είδος λέιζερ έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην οπτική επικοινωνία, τη φασματοσκοπία, την αίσθηση, τα ιατρικά και άλλα πεδία. Το σχήμα 1 δείχνει τη βασική σύνθεση του αρυθμιζόμενο λέιζερ, συμπεριλαμβανομένης της μονάδας απολαβής φωτός, της κοιλότητας FP που αποτελείται από τους μπροστινούς και πίσω καθρέφτες και τη μονάδα φίλτρου επιλογής οπτικού τρόπου 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 παραγωγή του

Η αρχή του συντονισμού του συντονιστήλέιζερ ημιαγωγώνεξαρτάται κυρίως από την αλλαγή των φυσικών παραμέτρων του συντονιστή λέιζερ για την επίτευξη συνεχών ή διακριτών αλλαγών στο μήκος κύματος λέιζερ εξόδου. Αυτές οι παράμετροι περιλαμβάνουν, αλλά δεν περιορίζονται σε, δείκτη διάθλασης, μήκος κοιλότητας και επιλογή τρόπου λειτουργίας. Παρακάτω περιγράφονται διάφορες κοινές μέθοδοι συντονισμού και οι αρχές τους:

1. Ρύθμιση έγχυσης φορέα

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

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

3. Μηχανικός συντονισμός Ο μηχανικός συντονισμός είναι η επίτευξη συντονισμού 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 τη μετακίνηση της θέσης του καθρέφτη.

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

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