Lerro-zabalera estuko laser teknologia, bigarren zatia
1960an, munduko lehen errubi laserra egoera solidoko laserra izan zen, irteera-energia handia eta uhin-luzera estaldura zabalagoa zituena. Egoera solidoko laserren egitura espazial bereziak malguagoa egiten du lerro-zabalera estuko irteeraren diseinuan. Gaur egun, inplementatutako metodo nagusien artean daude barrunbe laburreko metodoa, noranzko bakarreko eraztun-barrunbearen metodoa, barrunbe barruko metodo estandarra, torsio-pendulu moduko barrunbearen metodoa, bolumen-Bragg sarearen metodoa eta hazi-injekzio metodoa.
7. irudiak hainbat laser solido-egoeradun modu longitudinal bakarreko ohikoen egitura erakusten du.
7(a) irudiak barrunbe barruko FP estandarrean oinarritutako luzetarako modu bakarraren hautaketaren funtzionamendu-printzipioa erakusten du, hau da, estandarraren lerro-zabalera estuko transmisio-espektroa erabiltzen da beste luzetarako moduen galera handitzeko, beste luzetarako moduak iragaz daitezen moduen lehiaketa-prozesuan, transmitantzia txikia dutelako, luzetarako modu bakarreko funtzionamendua lortzeko. Gainera, uhin-luzeraren doikuntza-irteera-tarte jakin bat lor daiteke FP estandarraren angelua eta tenperatura kontrolatuz eta luzetarako modu-tartea aldatuz. 7(b) eta (c) irudiek eraztun-osziladore ez-planarra (NPRO) eta pendulu tortsionalaren moduko barrunbe-metodoa erakusten dituzte, luzetarako modu bakarreko irteera lortzeko erabiltzen direnak. Funtzionamendu-printzipioa izpia norabide bakarrean hedatzea da erresonadorean, alderantzizko partikula kopuruaren banaketa espazial irregularra eraginkortasunez ezabatzeko uhin geldikor arrunteko barrunbean, eta horrela zuloen erretze-efektu espazialaren eragina saihesteko irteera luzetarako modu bakarreko irteera lortzeko. Bragg sarearen (VBG) moduaren hautaketaren printzipioa lehenago aipatutako erdieroale eta zuntz optikoko lerro-zabalera estuko laserretan erabiltzen denaren antzekoa da, hau da, VBG iragazki-elementu gisa erabiliz, bere espektro-selektibotasun eta angelu-selektibotasun onetan oinarrituta, osziladorea uhin-luzera edo banda espezifiko batean oszilatzen da luzetarako moduaren hautaketaren eginkizuna lortzeko, 7(d) irudian erakusten den bezala.
Aldi berean, hainbat modu longitudinal hautatzeko metodo konbina daitezke beharren arabera, modu longitudinal hautatzeko zehaztasuna hobetzeko, lerro-zabalera gehiago murrizteko edo moduen lehia-intentsitatea handitzeko maiztasun-eraldaketa ez-lineala eta beste bitarteko batzuk sartuz, eta laserraren irteerako uhin-luzera zabaltzeko lerro-zabalera estu batean funtzionatzen duen bitartean, eta hori zaila da...erdieroale laserraetazuntz laserrak.
(4) Brillouin laserra
Brillouin laserra Brillouin sakabanaketa estimulatuaren (SBS) efektuan oinarritzen da zarata gutxiko eta lerro-zabalera estuko irteera-teknologia lortzeko. Bere printzipioa fotoiaren eta barne-eremu akustikoaren arteko elkarrekintzaren bidez Stokes fotoien maiztasun-aldaketa jakin bat sortzen da, eta etengabe anplifikatzen da irabazi-bandaren barruan.
8. irudiak SBS bihurketaren maila-diagrama eta Brillouin laserraren oinarrizko egitura erakusten ditu.
Eremu akustikoaren bibrazio-maiztasun baxua dela eta, materialaren Brillouin maiztasun-aldaketa normalean 0,1-2 cm-1-koa baino ez da izaten, beraz, 1064 nm-ko laserra ponpaketa-argi gisa erabiliz, sortutako Stokes uhin-luzera askotan 1064,01 nm ingurukoa baino ez da izaten, baina horrek esan nahi du bere bihurketa kuantikoaren eraginkortasuna oso altua dela (teorian % 99,99ra arte). Gainera, medioaren Brillouin irabazi-lerro-zabalera normalean MHz-ghz ordenakoa baino ez denez (medio solido batzuen Brillouin irabazi-lerro-zabalera 10 MHz ingurukoa baino ez da), laser-substantziaren 100 GHz-ko ordenako irabazi-lerro-zabalera baino askoz txikiagoa da, beraz, Brillouin laserrean kitzikatutako Stokes-ek espektro-estutze-fenomeno nabarmena erakuts dezake barrunbean anplifikazio anitz egin ondoren, eta bere irteerako lerro-zabalera ponpaketa-lerro-zabalera baino magnitude-ordena batzuk estuagoa da. Gaur egun, Brillouin laserra ikerketa-gune bihurtu da fotonika arloan, eta lerro-zabalera oso estuaren irteeraren Hz eta azpi-Hz ordenari buruzko txosten asko egin dira.
Azken urteotan, uhin-gida egitura duten Brillouin gailuak agertu dira arloan.mikrouhinen fotonika, eta miniaturizazioaren, integrazio handiaren eta bereizmen handiagoaren norabidean azkar garatzen ari dira. Horrez gain, diamantea bezalako kristal-material berrietan oinarritutako espazio-ibilgailuko Brillouin laserra ere jendearen ikuspegian sartu da azken bi urteetan, uhin-gidaren egituraren potentzian eta SBS kaskadako botila-lepoan izandako aurrerapen berritzaileari esker, Brillouin laserraren potentzia 10 W magnitudera iritsiz, bere aplikazioa zabaltzeko oinarriak ezarriz.
Lotura orokorra
Ezagutza aurreratuen etengabeko esplorazioarekin, lerro-zabalera estuko laserrak ezinbesteko tresna bihurtu dira ikerketa zientifikoan, duten errendimendu bikainagatik, hala nola, grabitazio-uhinak detektatzeko LIGO laser interferometroa, maiztasun bakarreko lerro-zabalera estuko laser bat erabiltzen duena.laserra1064 nm-ko uhin-luzera du hazi-iturri gisa, eta hazi-argiaren lerro-zabalera 5 kHz-ren barruan dago. Gainera, uhin-luzera sintonizagarria duten eta modu-jauzirik gabeko zabalera estuko laserrek ere aplikazio-potentzial handia erakusten dute, batez ere komunikazio koherenteetan, uhin-luzera (edo maiztasuna) sintonizatzeko uhin-luzera zatitzeko multiplexazio (WDM) edo maiztasun-zatiketa multiplexazio (FDM) beharrak ezin hobeto ase ditzaketelako, eta hurrengo belaunaldiko komunikazio mugikorren teknologiaren gailu nagusia izatea espero da.
Etorkizunean, laser materialen eta prozesatzeko teknologiaren berrikuntzak laser lerro-zabaleraren konpresioa, maiztasun-egonkortasunaren hobekuntza, uhin-luzeraren tartearen hedapena eta potentziaren hobekuntza sustatuko ditu, mundu ezezaguna gizakiak esploratzeko bidea zabalduz.
Argitaratze data: 2023ko azaroaren 29a