साँघुरो लाइनविड्थ लेजरहरूको विकासमा आजको दिनमा, लेजर प्रतिक्रिया संयन्त्रको विकास लेजर रेजोनेटर संरचनाहरूको विकासको पर्यायवाची भएको छ। तल, साँघुरो लाइनविड्थ लेजर टेक्नोलोजीहरूको विभिन्न कन्फिगरेसनहरू लेजर रेजोनेटरहरूको विकासको क्रममा प्रस्तुत गरिएको छ।
एकल मुख्य-गुहा लेजरहरूलाई संरचनात्मक रूपमा रैखिक गुहा र रिंग गुहाहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, र गुहाको लम्बाइद्वारा, छोटो-गुहा र लामो-गुहा संरचनाहरूमा। छोटो-गुहा लेजरहरूले ठूलो अनुदैर्ध्य मोड स्पेसिङ सुविधा दिन्छ, जुन एकल अनुदैर्ध्य मोड (SLM) अपरेशन प्राप्त गर्नको लागि अधिक लाभदायक छ, तर फराकिलो भित्री गुहा लाइनविथ र आवाज दबाउन कठिनाईबाट ग्रस्त छ। लामो-गुहा संरचनाहरूले स्वाभाविक रूपमा साँघुरो लाइनविड्थ विशेषताहरू प्रदर्शन गर्दछ र लचिलो कन्फिगरेसनहरूसँग विविध अप्टिकल उपकरणहरूको एकीकरणलाई अनुमति दिन्छ; यद्यपि, तिनीहरूको प्राविधिक चुनौती अत्यधिक सानो अनुदैर्ध्य मोड स्पेसिङको कारणले SLM सञ्चालन हासिल गर्नमा निहित छ।
लेजर मुख्य गुहाहरूको क्लासिक कन्फिगरेसनको रूपमा, रैखिक गुहाले साधारण संरचना, उच्च दक्षता, र सजिलो हेरफेर जस्ता फाइदाहरू समेट्छ। ऐतिहासिक रूपमा, पहिलो साँचो लेजर बीम F-P रैखिक गुहा संरचना प्रयोग गरेर उत्पन्न भएको थियो। विज्ञान र प्रविधिमा पछिल्ला प्रगतिहरू संग, F-P संरचना सेमीकन्डक्टर लेजरहरू, फाइबर लेजरहरू, र ठोस-स्टेट लेजरहरूमा व्यापक रूपमा अपनाईएको छ।
रिंग गुहा क्लासिक रेखीय गुहाको परिमार्जन हो, अप्टिकल संकेतहरूको चक्रीय प्रवर्धन प्राप्त गर्न स्ट्यान्डिङ-वेभ फिल्डहरू ट्राभल वेभहरूसँग प्रतिस्थापन गरेर रैखिक गुहाहरूको स्थानिय प्वाल-जल्ने कमजोरीलाई पार गर्दै। फाइबर-ओप्टिक यन्त्रहरूको विकासद्वारा संचालित, लचिलो सबै-फाइबर संरचनाहरू भएका फाइबर लेजरहरूले व्यापक ध्यान दिएका छन् र विगत दुई दशकहरूमा लेजरहरूको सबैभन्दा छिटो-बढ्दो श्रेणी भएको छ।
नन-प्लानर रिङ ओसिलेटर (NPRO) लेजरहरूले विशेष यात्रा-वेभ लेजर कन्फिगरेसन प्रतिनिधित्व गर्दछ। सामान्यतया, त्यस्ता लेजरहरूको मुख्य गुहामा एक मोनोलिथिक क्रिस्टल हुन्छ, जसले लेजर ध्रुवीकरण अवस्थालाई क्रिस्टल एन्ड-फेस रिफ्लेक्सन र यूनिडायरेक्शनल लेजर अपरेशन महसुस गर्न बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र मार्फत विनियमित गर्दछ। यस डिजाइनले लेजर रेजोनेटरको थर्मल लोडलाई धेरै कम गर्छ, तरंगदैर्ध्य र शक्तिमा असाधारण स्थिरता प्रदान गर्दछ, र साँघुरो लाइनविड्थ विशेषताहरू प्रदान गर्दछ।
अत्यधिक छोटो गुहा लम्बाइ र उच्च आन्तरिक हानि जस्ता कारकहरू द्वारा सीमित, F-P रैखिक गुहा एकल-गुहा लेजर कन्फिगरेसनहरू अन्तर-गुहा प्रतिक्रियामा आधारित सीमित फोटोन अन्तरक्रिया समय र लाभ माध्यमबाट सहज उत्सर्जन हटाउन कठिनाईबाट ग्रस्त छन्। यस मुद्दालाई सम्बोधन गर्न, शोधकर्ताहरूले एकल बाह्य-गुहा प्रतिक्रिया कन्फिगरेसन प्रस्ताव गरे। बाहिरी गुहाले फोटान अन्तरक्रिया समयलाई लम्ब्याउन र फिल्टर गरिएका फोटानहरूलाई मुख्य गुहामा फिर्ता फिड गर्नको लागि कार्य गर्दछ, जसले गर्दा लेजर कार्यसम्पादनलाई अनुकूलन गर्दछ र लाइनविथ कम्प्रेस गर्दछ। लिट्रो र लिटम्यान कन्फिगरेसनहरू जस्ता स्पेसियल अप्टिक्समा आधारित प्रारम्भिक साधारण बाह्य-गुहा संरचनाहरूले लेजर मुख्य गुहामा शुद्ध लेजर संकेतहरू पुन: इन्जेक्ट गर्न ग्रेटिंग्सको वर्णक्रमीय फैलावट क्षमताको प्रयोग गर्दछ, लाइनविड्थ कम्प्रेसन प्राप्त गर्न मुख्य गुहामा फ्रिक्वेन्सी तान्दै। यो एकल बाह्य-गुहा संरचना पछि फाइबर लेजरहरू र अर्धचालक लेजरहरूमा विस्तार गरिएको थियो।
एकल बाह्य-गुहा प्रतिक्रिया लेजर कन्फिगरेसनको प्राविधिक चुनौती बाह्य गुहा र मुख्य गुहा बीचको चरण मिलानमा निहित छ। लेजर थ्रेसहोल्ड, फ्रिक्वेन्सी, र सापेक्ष आउटपुट पावर निर्धारण गर्नका लागि बाह्य-गुहा प्रतिक्रिया संकेतको स्थानिय चरण महत्वपूर्ण हुन्छ, र लेजर अनुदैर्ध्य मोडहरू प्रतिक्रिया संकेतको तीव्रता र चरणमा अत्यधिक संवेदनशील हुन्छन् भनेर अध्ययनहरूले देखाएको छ।
DBR लेजर कन्फिगरेसन
लेजर प्रणालीको स्थिरता बढाउन र मुख्य गुहा संरचनामा तरंगदैर्ध्य-चयनित उपकरणहरू एकीकृत गर्न, DBR कन्फिगरेसन विकसित गरिएको थियो। F-P रेजोनेटरमा आधारित डिजाइन गरिएको, DBR रेजोनेटरले F-P संरचनाको ऐनालाई अप्टिकल प्रतिक्रिया प्रदान गर्न आवधिक निष्क्रिय ब्राग संरचनाहरूसँग बदल्छ। लेजर हस्तक्षेप मोडहरूमा ब्राग संरचनाको आवधिक कम्ब फिल्टरिङ प्रभावको कारण, DBR मुख्य गुफामा स्वाभाविक रूपमा फिल्टरिङ विशेषताहरू छन्। छोटो-गुहा संरचना द्वारा किफायती ठूलो अनुदैर्ध्य मोड स्पेसिङ संग संयुक्त, SLM अपरेशन सजिलै प्राप्त हुन्छ। यद्यपि आवधिक ब्राग संरचना मूलतः तरंगदैर्ध्य चयनको लागि मात्र डिजाइन गरिएको थियो, गुहा-संरचना परिप्रेक्ष्यबाट, यसले प्रतिक्रिया सतहहरूको बढ्दो संख्याको साथ एकल-गुहा संरचनाको विकासलाई पनि प्रतिनिधित्व गर्दछ।
लाभ मध्यम द्वारा वर्गीकृत, DBR लेजरहरूले अर्धचालक लेजरहरू र फाइबर लेजरहरू समावेश गर्दछ। सेमीकन्डक्टर लेजरहरूसँग सेमीकन्डक्टर सामग्री र माइक्रो-नानो प्रशोधन प्रविधिहरूसँग निर्माण अनुकूलतामा प्राकृतिक फाइदा छ। धेरै सेमीकन्डक्टर उत्पादन प्रक्रियाहरू, जस्तै सेकेन्डरी एपिटेक्सी, रासायनिक वाष्प निक्षेप, स्टेप फोटोलिथोग्राफी, न्यानोइम्प्रिन्टिङ, इलेक्ट्रोन बीम इचिङ, र आयन एचिङ, सेमीकन्डक्टर लेजरहरूको अनुसन्धान र निर्माणमा प्रत्यक्ष रूपमा लागू गर्न सकिन्छ।
DBR फाइबर लेजरहरू DBR अर्धचालक लेजरहरू भन्दा पछि देखा पर्यो, मुख्यतया फाइबर वेभगाइड प्रशोधन र उच्च-सांद्रता बहु-डोपिङ प्रविधिहरूको विकासद्वारा सीमित। हाल, सामान्य फाइबर वेभगाइड निर्माण प्रविधिहरूमा अक्सिजन-दोष चरण मास्किङ र फेमटोसेकेन्ड लेजर प्रशोधन समावेश छ, जबकि उच्च-सांद्रता फाइबर डोपिङ प्रविधिहरूले परिमार्जित रासायनिक वाष्प निक्षेप (MCVD) र सतह प्लाज्मा रासायनिक भाप निक्षेप (SCVD) समावेश गर्दछ।
Bragg gratings मा आधारित अर्को रेजोनेटर संरचना DFB कन्फिगरेसन हो। DFB लेजर मुख्य गुहाले ब्राग संरचनालाई सक्रिय क्षेत्रसँग एकीकृत गर्दछ र तरंगदैर्ध्य चयनको लागि संरचनाको केन्द्रमा चरण-शिफ्ट क्षेत्र परिचय गर्दछ। चित्र 3(b) मा देखाइए अनुसार, यो कन्फिगरेसनले उच्च स्तरको एकीकरण र संरचनात्मक एकता देखाउँछ, र DBR संरचनाहरूमा गम्भीर तरंग दैर्ध्य बहाव र मोड हपिङ जस्ता समस्याहरूलाई कम गर्छ, यसलाई हालको चरणमा सबैभन्दा स्थिर र व्यावहारिक लेजर कन्फिगरेसन बनाउँछ।
DFB लेजरहरूको प्राविधिक चुनौती ग्रेटिंग संरचनाहरूको निर्माणमा निहित छ। DBR अर्धचालक लेजरहरूमा ग्रेटिंग फेब्रिकेशनका लागि दुई प्राथमिक विधिहरू छन्: माध्यमिक एपिटेक्सी र सतह नक्काशी। रिग्राउन ग्रेटिंग फिडब्याक (RGF)-DFB सेमीकन्डक्टर लेजरहरूले सक्रिय क्षेत्रमा कम-अपवर्तक-सूचकांक ग्रेटिंगहरूको सेट बढाउन माध्यमिक एपिटेक्सी र फोटोलिथोग्राफी प्रयोग गर्छन्। यो विधिले सक्रिय तह संरचनालाई कम हानिको साथ सुरक्षित गर्दछ, उच्च-क्यू रेजोनेटरहरूको निर्माणलाई सहज बनाउँछ। सतह ग्रेटिंग (SG)-DFB अर्धचालक लेजरहरूले सक्रिय क्षेत्रको सतहमा सीधै ग्रेटिंग लेयर नक्काशी समावेश गर्दछ। यो दृष्टिकोण अधिक जटिल छ, सक्रिय क्षेत्र सामग्री र डोपिङ आयन अनुसार सटीक समायोजन आवश्यक छ, र उच्च हानि प्रदर्शन गर्दछ, अझै बलियो अप्टिकल कैद र उच्च मोड दमन क्षमता प्रदान गर्दछ।
DBR फाइबर लेजरहरू जस्तै, DFB फाइबर लेजरहरू फाइबर वेभगाइड प्रशोधन र उच्च-सांद्रता डोपेड फाइबर प्रविधिहरूमा प्रगतिमा भर पर्छन्। DBR फाइबर लेजरहरूको तुलनामा, DFB फाइबर लेजरहरूले दुर्लभ-पृथ्वी आयनहरूको तरंगदैर्ध्य अवशोषण विशेषताहरूको कारण ग्रेटिंग निर्माणमा ठूलो चुनौतीहरू खडा गर्दछ।
DFB र DBR जस्ता छोटो-गुहा मुख्य-गुहा लेजरहरूमा सीमित अन्तर-गुहा फोटोन अन्तरक्रिया समय छ, गहिरो लाइनविथ कम्प्रेसन गाह्रो बनाउँछ। लाइनविड्थलाई थप कम्प्रेस गर्न र आवाजलाई दबाउन, त्यस्ता छोटो-गुहा मुख्य-गुहा कन्फिगरेसनहरू प्राय: प्रदर्शन अनुकूलनको लागि बाह्य-गुहा संरचनाहरूसँग जोडिन्छन्। सामान्य बाह्य-गुहा संरचनाहरूमा स्थानिक बाह्य गुहाहरू, फाइबर बाह्य गुहाहरू, र वेभगाइड बाह्य गुहाहरू समावेश छन्। फाइबर-अप्टिक यन्त्रहरू र वेभगाइड संरचनाहरूको विकास हुनु अघि, बाह्य गुहाहरू मुख्यतया अलग-अलग अप्टिकल कम्पोनेन्टहरूसँग मिलेर स्थानिक अप्टिक्सले बनेको थियो। यी मध्ये, ग्रेटिंग-आधारित स्पेसियल बाह्य-गुहा प्रतिक्रिया संरचनाहरूले मुख्यतया लिट्रो र लिटम्यान डिजाइनहरू अपनाउछन्, सामान्यतया लेजर गेन गुहा, युग्मन लेन्सहरू, र एक विवर्तन ग्रेटिंग समावेश गर्दछ। ग्रेटिंग, प्रतिक्रिया तत्वको रूपमा, तरंगदैर्ध्य ट्युनिङ, मोड चयन, र लाइनविथ कम्प्रेसन सक्षम गर्दछ।
थप रूपमा, स्थानिय बाह्य-गुहा प्रतिक्रिया संरचनाहरूले अप्टिकल फिल्टरिङ उपकरणहरूको दायरा समावेश गर्न सक्छ, जस्तै F-P etalons, acousto-optic/electro-optic tunable फिल्टरहरू, र interferometers। यी फिल्टरिङ उपकरणहरू स्वाभाविक रूपमा मोड चयन क्षमताहरू छन् र gratings प्रतिस्थापन गर्न सक्छन्; केहि उच्च-क्यू F-P etalons ले स्पेक्ट्रल संकीर्ण र लाइनविड्थ कम्प्रेसनमा रिफ्लेक्टिभ ग्रेटिङ्लाई पनि बाहिर निकाल्छ।
फाइबर-अप्टिक उपकरण प्रविधिको विकासको साथ, उच्च एकीकृत, बलियो फाइबर वेभगाइडहरू वा फाइबर उपकरणहरूसँग स्थानिक अप्टिकल संरचनाहरू प्रतिस्थापन लेजर प्रणाली स्थिरता सुधार गर्न प्रभावकारी रणनीति प्रतिनिधित्व गर्दछ। फाइबर बाह्य गुफाहरू सामान्यतया फाइबर उपकरणहरू विभाजित गरेर सबै-फाइबर संरचना बनाउनको लागि निर्माण गरिन्छ, उच्च एकीकरण, मर्मतसम्भारमा सहजता, र हस्तक्षेपको लागि बलियो प्रतिरोधात्मक क्षमता प्रदान गर्दछ। फाइबर बाह्य-गुहा प्रतिक्रिया संरचनाहरू सरल फाइबर लुप प्रतिक्रिया, वा सबै-फाइबर रेजोनेटरहरू, FBGs, फाइबर F-P गुहाहरू, र WGM रेजोनेटरहरू हुन सक्छन्।
एकीकृत वेभगाइड बाह्य-गुहा प्रतिक्रिया संरचनाहरूको साथ संकीर्ण लाइनविथ लेजरहरूले तिनीहरूको सानो प्याकेज आकार र अधिक स्थिर प्रदर्शनको कारणले व्यापक ध्यान आकर्षित गरेको छ। अनिवार्य रूपमा, वेभगाइड बाह्य-गुहा प्रतिक्रियाले फाइबर बाह्य-गुहा प्रतिक्रियाको रूपमा उही प्राविधिक सिद्धान्तहरू पछ्याउँछ, तर अर्धचालक सामग्री र माइक्रो-नानो प्रशोधन प्रविधिहरूको विविधताले अधिक कम्प्याक्ट र स्थिर लेजर प्रणालीहरू सक्षम पार्छ, तरंगगाइड बाह्य-गुहा लाइन प्रतिक्रियाहरूको व्यावहारिकता बढाउँदै। सामान्यतया प्रयोग हुने अर्धचालक लेजर सामग्रीहरूमा Si, Si₃N₄, र III-V यौगिकहरू समावेश छन्।
Optoelectronic oscillation लेजर कन्फिगरेसन एक विशेष फीडब्याक लेजर आर्किटेक्चर हो, जहाँ फिडब्याक सिग्नल सामान्यतया एक बिजुली सिग्नल वा एक साथ अप्टोइलेक्ट्रोनिक प्रतिक्रिया हो। लेजरहरूमा लागू गरिएको सबैभन्दा प्रारम्भिक अप्टोइलेक्ट्रोनिक प्रतिक्रिया प्रविधि PDH फ्रिक्वेन्सी स्थिरीकरण प्रविधि थियो, जसले गुफाको लम्बाइ समायोजन गर्न र लेजर फ्रिक्वेन्सीलाई सन्दर्भ स्पेक्ट्रामा लक गर्न विद्युतीय नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रयोग गर्दछ, जस्तै उच्च-क्यू रेजोनेटर मोडहरू र चिसो-एटम अवशोषण लाइनहरू। नकारात्मक प्रतिक्रिया ट्युनिङ मार्फत, लेजर रेजोनेटरले वास्तविक समयमा लेजर अपरेटिङ स्टेटसँग मिलाउन सक्छ, फ्रिक्वेन्सी अस्थिरतालाई १०⁻¹⁷ को क्रममा घटाएर। यद्यपि, बिजुली प्रतिक्रियाले महत्त्वपूर्ण सीमाहरूबाट ग्रस्त छ, ढिलो प्रतिक्रिया गति र व्यापक सर्किटरी समावेश गर्ने अत्यधिक जटिल सर्वो प्रणालीहरू सहित। यी कारकहरूले उच्च प्राविधिक कठिनाई, कडा नियन्त्रण परिशुद्धता, र लेजर प्रणालीहरूको लागि उच्च लागतको परिणाम दिन्छ। यसबाहेक, सन्दर्भ स्रोतहरूमा प्रणालीको बलियो निर्भरताले लेजर तरंगदैर्ध्यलाई विशेष फ्रिक्वेन्सी बिन्दुहरूमा कडा रूपमा सीमित गर्दछ, यसको व्यावहारिक उपयोगितालाई थप प्रतिबन्धित गर्दछ।
प्रतिलिपि अधिकार @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - China Fiber Optic Modules, Fiber Coupled Lasers Manufacturers, Laser Components Suppliers सबै अधिकार सुरक्षित।
