Viritettävän puolijohdelaserin viritysperiaate (Tunable laser)

ViritysperiaateViritettävä puolijohdelaser(viritettävä laser)

Viritettävä puolijohdelaser on eräänlainen laser, joka voi jatkuvasti muuttaa laserlähdön aallonpituutta tietyllä alueella. Viritettävä puolijohdelaser käyttää lämpöviritystä, sähköistä viritystä ja mekaanista viritystä säätämään ontelon pituutta, hilan heijastusspektriä, vaihetta ja muita muuttujia aallonpituuden virityksen saavuttamiseksi. Tällaisilla laserilla on laaja valikoima sovelluksia optisessa viestinnässä, spektroskopiassa, anturissa, lääketieteen ja muilla aloilla. Kuvassa 1 on a:n peruskoostumusviritettävä laser, mukaan lukien valonvahvistusyksikkö, etu- ja takapeileistä koostuva FP-ontelo ja optisen tilan valintasuodatinyksikkö. Lopuksi, säätämällä heijastusontelon pituutta, optinen moodisuodatin voi saavuttaa aallonpituuden valintalähdön.

KUVIO 1

Viritysmenetelmä ja sen johtaminen

Viritettävän viritysperiaatepuolijohdelaseritriippuu pääasiassa laserresonaattorin fyysisten parametrien muuttamisesta, jotta saavutetaan jatkuvat tai diskreetit muutokset lähtölaserin aallonpituudessa. Näitä parametreja ovat muun muassa taitekerroin, kaviteetin pituus ja tilan valinta. Seuraavassa kuvataan useita yleisiä viritystapoja ja niiden periaatteita:

1. Kantajan ruiskutuksen viritys

Kantoaallon injektiovirityksen tarkoituksena on muuttaa materiaalin taitekerrointa muuttamalla puolijohdelaserin aktiiviselle alueelle ruiskutettua virtaa aallonpituuden virityksen saavuttamiseksi. Virran kasvaessa kantoaallon pitoisuus aktiivisella alueella kasvaa, mikä johtaa taitekertoimen muutokseen, mikä puolestaan ​​vaikuttaa laserin aallonpituuteen.

2. Lämpöviritys Lämpövirityksellä muutetaan materiaalin taitekerrointa ja onkalon pituutta muuttamalla laserin käyttölämpötilaa aallonpituuden virityksen saavuttamiseksi. Lämpötilan muutokset vaikuttavat materiaalin taitekertoimeen ja fyysiseen kokoon.

3. Mekaaninen viritys Mekaanisella virityksellä saavutetaan aallonpituuden viritys muuttamalla laserin ulkoisten optisten elementtien paikkaa tai kulmaa. Yleisiä mekaanisia viritysmenetelmiä ovat diffraktiohilan kulman muuttaminen ja peilin asennon siirtäminen.

4 Sähköoptinen viritys Sähköoptinen viritys saadaan aikaan kohdistamalla puolijohdemateriaaliin sähkökenttä materiaalin taitekertoimen muuttamiseksi, jolloin saadaan aikaan aallonpituuden viritys. Tätä menetelmää käytetään yleisesti mmsähköoptiset modulaattorit (EOM) ja sähköoptisesti viritetyt laserit.

Yhteenvetona voidaan todeta, että viritettävän puolijohdelaserin viritysperiaate toteuttaa pääasiassa aallonpituuden virityksen muuttamalla resonaattorin fyysisiä parametreja. Näitä parametreja ovat taitekerroin, kaviteetin pituus ja tilan valinta. Erityisiä viritysmenetelmiä ovat kantoaallon injektioviritys, lämpöviritys, mekaaninen viritys ja sähköoptinen viritys. Jokaisella menetelmällä on oma fyysinen mekanisminsa ja matemaattinen johtamisensa, ja sopivan viritysmenetelmän valintaa on harkittava erityisten sovellusvaatimusten mukaan, kuten viritysalue, viritysnopeus, resoluutio ja vakaus.