Gaur, muturreko laser "monokromatiko" bat aurkeztuko dugu: lerro-zabalera estuko laserra. Bere agerpenak laserren aplikazio-eremu askotan dauden hutsuneak betetzen ditu, eta azken urteotan asko erabili da grabitazio-uhinen detekzioan, liDAR-ean, detekzio banatuan, abiadura handiko komunikazio optiko koherentean eta beste arlo batzuetan, eta hori ezin da laserren potentzia hobetuz bakarrik bete "misioa".
Zer da lerro-zabalera estuko laser bat?
"Lerro-zabalera" terminoak laserrak maiztasun-domeinuan duen lerro-zabalera espektrala adierazten du, normalean espektroaren erdi-puntuko zabalera osoaren (FWHM) arabera kuantifikatzen dena. Lerro-zabalera batez ere atomo edo ioi kitzikatuen erradiazio espontaneoaren, fase-zarataren, erresonadorearen bibrazio mekanikoaren, tenperatura-dardaratzearen eta beste kanpoko faktore batzuen eragina du. Lerro-zabaleraren balioa zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da espektroaren purutasuna, hau da, orduan eta hobea izango da laserraren monokromatikotasuna. Ezaugarri horiek dituzten laserrek normalean fase- edo maiztasun-zarata oso gutxi eta intentsitate erlatiboko zarata oso gutxi izaten dute. Aldi berean, laserraren zabalera linealaren balioa zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta indartsuagoa izango da dagokion koherentzia, eta hori koherentzia-luzera oso luze gisa agertzen da.
Lerro-zabalera estuko laser baten gauzatzea eta aplikazioa
Laserraren funtzionamendu-substantziaren berezko irabazi-lerro-zabalerak mugatuta, ia ezinezkoa da lerro-zabalera estuko laserraren irteera zuzenean lortzea osziladore tradizionala bera erabiliz. Lerro-zabalera estuko laserraren funtzionamendua gauzatzeko, normalean iragazkiak, sareta eta beste gailuak erabili behar dira irabazi-espektroan luzetarako modulua mugatzeko edo hautatzeko, luzetarako moduen arteko irabazi garbiaren aldea handitzeko, laser erresonadorean luzetarako modu oszilazio gutxi edo bakarra egon daitezen. Prozesu honetan, askotan beharrezkoa da zaratak laserraren irteeran duen eragina kontrolatzea, eta kanpoko ingurunearen bibrazioek eta tenperatura-aldaketek eragindako espektro-lerroen zabaltzea minimizatzea; Aldi berean, fase- edo maiztasun-zarata espektro-dentsitatearen analisiarekin ere konbina daiteke zarataren iturria ulertzeko eta laserraren diseinua optimizatzeko, lerro-zabalera estuko laserraren irteera egonkorra lortzeko.
Ikus dezagun laser kategoria desberdinen lerro-zabalera estuko funtzionamendua gauzatzea.
Erdieroaleen laserrek tamaina trinkoa, eraginkortasun handia, iraupen luzea eta onura ekonomikoak dituzte.
Fabry-Perot (FP) erresonadore optikoa, ohiko tekniketan erabiltzen dena.erdieroale laserrakOro har, modu multi-longitudinalean oszilatzen du, eta irteerako lerro-zabalera nahiko zabala da, beraz, feedback optikoa handitu behar da lerro-zabalera estuko irteera lortzeko.
Atzeraelikadura banatua (DFB) eta Bragg islapen banatua (DBR) bi barne-atzeraelikadura optikoko erdieroale laser tipikoak dira. Sare-tarte txikia eta uhin-luzera hautakortasun ona direla eta, erraza da maiztasun bakarreko lerro-zabalera estua duen irteera egonkorra lortzea. Bi egituren arteko desberdintasun nagusia sarearen posizioa da: DFB egiturak normalean Bragg sarearen egitura periodikoa erresonadore osoan zehar banatzen du, eta DBRren erresonadorea normalean islapen-sarearen egituraz eta muturreko gainazalean integratutako irabazi-eskualdeaz osatuta dago. Horrez gain, DFB laserrek errefrakzio-indizearen kontraste baxuko eta islapen baxuko sare txertatuak erabiltzen dituzte. DBR laserrek errefrakzio-indizearen kontraste handiko eta islapen handiko gainazaleko sareak erabiltzen dituzte. Bi egiturek espektro-tarte libre zabala dute eta uhin-luzeraren doikuntza egin dezakete modu-jauzirik gabe nanometro gutxi batzuetako tartean, non DBR laserrak doikuntza-tarte zabalagoa duen...DFB laserraGainera, kanpoko barrunbearen feedback optikoaren teknologiak, erdieroale laser txiparen irteerako argia feedback-a emateko eta maiztasuna hautatzeko kanpoko elementu optikoak erabiltzen dituenak, erdieroale laserraren lerro-zabalera estuko funtzionamendua ere gauzatu dezake.
(2) Zuntz laserrak
Zuntz laserrek ponpaketa-bihurketa-eraginkortasun handia, izpi-kalitate ona eta akoplamendu-eraginkortasun handia dituzte, eta horiek dira laserren arloko ikerketa-gai beroenak. Informazioaren aroaren testuinguruan, zuntz laserrek bateragarritasun ona dute merkatuan dauden zuntz optikozko komunikazio-sistemekin. Lerro-zabalera estuaren, zarata txikiaren eta koherentzia onaren abantailekin, maiztasun bakarreko zuntz laserra garapen-norabide garrantzitsuenetako bat bihurtu da.
Zuntz laserren muina modu longitudinal bakarreko funtzionamendua da lerro-zabalera estuko irteera lortzeko, normalean maiztasun bakarreko zuntz laserren erresonadorearen egituraren arabera DFB mota, DBR mota eta eraztun motatan bana daiteke. Horien artean, DFB eta DBR maiztasun bakarreko zuntz laserren funtzionamendu-printzipioa DFB eta DBR erdieroale laserren antzekoa da.
1. irudian erakusten den bezala, DFB zuntz laserrak Bragg sare banatua zuntzean idazteko erabiltzen da. Osziladorearen lan-uhin-luzera zuntz periodoak eragiten duenez, modu longitudinala sarearen feedback banatuaren bidez hauta daiteke. DBR laserren laser erresonadorea normalean zuntz Bragg sare pare batez osatuta dago, eta modu longitudinal bakarra banda estuko eta islapen baxuko zuntz Bragg sareek hautatzen dute batez ere. Hala ere, erresonadore luzea, egitura konplexua eta maiztasun-diskriminazio mekanismo eraginkorrik eza direla eta, eraztun formako barrunbeak modu-jauzietarako joera du, eta zaila da modu longitudinal konstantean denbora luzez egonkor lan egitea.
1. irudia, maiztasun bakarreko bi egitura lineal tipikozuntz laserrak
Argitaratze data: 2023ko azaroaren 27a