Имрӯз мо лазери "монохроматӣ"-ро ба лазери хатти танг муаррифӣ хоҳем кард. Пайдоиши он камбудиҳоро дар бисёр соҳаҳои татбиқи лазер пур мекунад ва дар солҳои охир дар муайянкунии мавҷҳои ҷозиба, liDAR, сенсори тақсимшуда, алоқаи оптикии когерентии баландсуръат ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешавад, ки ин "рисолат" аст, ки танҳо бо беҳтар кардани қудрати лазер анҷом дода намешавад.
Лазери хатти танг чист?
Истилоҳи "паҳнои хат" ба паҳнои хати спектрии лазер дар домени басомад ишора мекунад, ки одатан бо истифода аз паҳнои пурраи нимқуллаи спектр (FWHM) чен карда мешавад. Паҳнои хат асосан аз радиатсияи худсаронаи атомҳо ё ионҳои ангехташуда, садои фаза, ларзиши механикии резонатор, ларзиши ҳарорат ва дигар омилҳои беруна таъсир мерасонад. Ҳар қадар арзиши паҳнои хат хурдтар бошад, ҳамон қадар покии спектр баландтар аст, яъне монохроматии лазер ҳамон қадар беҳтар аст. Лазерҳое, ки чунин хусусиятҳо доранд, одатан садои хеле ками фаза ё басомад ва садои хеле ками шиддати нисбӣ доранд. Дар айни замон, ҳар қадар арзиши паҳнои хаттии лазер хурдтар бошад, когерентсияи мувофиқ ҳамон қадар қавитар аст, ки ҳамчун дарозии хеле дарози когерентӣ зоҳир мешавад.
Татбиқ ва татбиқи лазери паҳнои танг
Маҳдудияти паҳнои хатти афзоиши дохилии моддаи кории лазер, қариб ки ғайриимкон аст, ки мустақиман натиҷаи баромади лазери паҳнои хатти тангро бо такя ба худи осциллятори анъанавӣ амалӣ созем. Барои амалӣ кардани кори лазери паҳнои хатти танг, одатан истифодаи филтрҳо, панҷара ва дигар дастгоҳҳо барои маҳдуд ё интихоби модули тӯлонӣ дар спектри афзоиш, зиёд кардани фарқияти фоидаи холис байни режимҳои тӯлонӣ зарур аст, то ки дар резонатори лазер якчанд ё ҳатто танҳо як ларзиши режими тӯлонӣ мавҷуд бошад. Дар ин раванд, аксар вақт зарур аст, ки таъсири садо ба натиҷаи баромади лазерро назорат кунем ва васеъшавии хатҳои спектриро, ки аз сабаби ларзиш ва тағирёбии ҳарорати муҳити беруна ба вуҷуд омадаанд, ба ҳадди ақал расонем; Дар айни замон, онро инчунин бо таҳлили зичии спектрии садои фаза ё басомад якҷоя кардан мумкин аст, то манбаи садоро дарк кунем ва тарҳи лазерро беҳтар созем, то натиҷаи устувори лазери паҳнои хатти тангро ба даст орем.
Биёед ба амалисозии кори паҳнои хатти танг дар якчанд категорияҳои гуногуни лазерҳо назар андозем.
Лазерҳои нимноқилӣ бартариҳои андозаи хурд, самаранокии баланд, умри дароз ва манфиатҳои иқтисодӣ доранд.
Резонатори оптикии Фабри-Перо (FP), ки дар саноати анъанавӣ истифода мешавадлазерҳои нимноқилӣодатан дар ҳолати бисёрдарозӣ ларзиш мекунад ва паҳнои хати баромад нисбатан васеъ аст, аз ин рӯ, барои ба даст овардани баромади паҳнои хати танг, зиёд кардани бозхондани оптикӣ зарур аст.
Бозгашти тақсимшуда (DFB) ва инъикоси тақсимшудаи Брэгг (DBR) ду лазери маъмулии нимноқилҳои оптикии бозгашти дохилӣ мебошанд. Аз сабаби қадами хурди панҷара ва интихоби хуби мавҷ, ба даст овардани баромади устувори якбасомади танг дар паҳнои хатти танг осон аст. Фарқи асосии байни ин ду сохтор мавқеи панҷара аст: сохтори DFB одатан сохтори даврии панҷараи Брэггро дар тамоми резонатор тақсим мекунад ва резонатори DBR одатан аз сохтори панҷараи инъикос ва минтақаи тақвият, ки ба сатҳи ниҳоӣ муттаҳид карда шудааст, иборат аст. Илова бар ин, лазерҳои DFB панҷараҳои дарунсохтро бо контрасти нишондиҳандаи шикасти паст ва инъикоси паст истифода мебаранд. Лазерҳои DBR панҷараҳои сатҳро бо контрасти нишондиҳандаи шикасти баланд ва инъикоси баланд истифода мебаранд. Ҳарду сохтор диапазони калони спектралии озод доранд ва метавонанд танзими мавҷро бидуни ҷаҳиши режим дар диапазони чанд нанометр иҷро кунанд, ки дар он лазери DBR диапазони васеътари танзим нисбат ба...Лазери DFBИлова бар ин, технологияи бозхондани оптикии ковокии беруна, ки унсурҳои оптикии берунаро барои бозхондани нури баромади чипи лазерии нимноқил ва интихоби басомад истифода мебарад, инчунин метавонад кори паҳнои танги хатти лазерии нимноқилро амалӣ кунад.
(2) Лазерҳои нахӣ
Лазерҳои нахӣ дорои самаранокии баланди табдили насос, сифати хуби шуоъ ва самаранокии баланди пайвастшавӣ мебошанд, ки мавзӯъҳои асосии таҳқиқот дар соҳаи лазер мебошанд. Дар шароити асри иттилоот, лазерҳои нахӣ бо системаҳои кунунии алоқаи нахи оптикӣ дар бозор мутобиқати хуб доранд. Лазери нахи якбасомад бо бартариҳои паҳнои хатти танг, садои паст ва ҳамоҳангии хуб яке аз самтҳои муҳими рушди он шудааст.
Кори режими якдафъаинаи тӯлонӣ асоси лазери нахӣ барои ноил шудан ба баромади хатти танг мебошад, ки одатан мувофиқи сохтори резонатор лазери нахи басомади якдафъаинаро ба намуди DFB, навъи DBR ва навъи ҳалқа тақсим кардан мумкин аст. Дар байни онҳо, принсипи кори лазерҳои нахи якдафъаинаи DFB ва DBR ба лазерҳои нимноқилии DFB ва DBR монанд аст.
Тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст, лазери нахи DFB бояд панҷараи тақсимшудаи Брэггро ба нах нависад. Азбаски дарозии мавҷи кории осциллятор аз давраи нах таъсир мегирад, режими тӯлониро тавассути фикру мулоҳизаи тақсимшудаи панҷара интихоб кардан мумкин аст. Резонатори лазерии лазери DBR одатан аз як ҷуфт панҷараҳои нахи Брэгг ташкил карда мешавад ва режими ягонаи тӯлониро асосан аз ҷониби панҷараҳои нахи Брэгг бо банди танг ва инъикоси паст интихоб мекунанд. Аммо, аз сабаби резонатори дароз, сохтори мураккаб ва набудани механизми самараноки фарқкунии басомад, ковокии ҳалқашакл ба ҷаҳиши режим майл дорад ва кор кардан дар режими доимии тӯлонии доимӣ барои муддати тӯлонӣ душвор аст.
Расми 1, Ду сохтори хаттии маъмулии басомади ягоналазерҳои нахӣ
Вақти нашр: 27 ноябри соли 2023