Принцип налаштування настроюваного напівпровідникового лазера (Tunable laser)

Принцип налаштуванняНастроюваний напівпровідниковий лазер(Налаштовуваний лазер)

Настроюваний напівпровідниковий лазер – це тип лазера, який може плавно змінювати довжину хвилі лазерного випромінювання в певному діапазоні. Настроюваний напівпровідниковий лазер використовує термічне налаштування, електричне налаштування та механічне налаштування для регулювання довжини резонатора, спектру відбиття решітки, фази та інших змінних для досягнення налаштування довжини хвилі. Цей тип лазера має широкий спектр застосування в оптичному зв'язку, спектроскопії, сенсориці, медицині та інших галузях. На рисунку 1 показано основний складналаштовуваний лазер, включаючи блок посилення світла, резонатор FP, що складається з переднього та заднього дзеркал, та блок фільтра вибору оптичної моди. Нарешті, регулюючи довжину резонатора відбиття, оптичний фільтр моди може досягти вихідного сигналу вибору довжини хвилі.

РИС.1

Метод налаштування та його виведення

Принцип налаштування настроюваногонапівпровідникові лазериголовним чином залежить від зміни фізичних параметрів лазерного резонатора для досягнення безперервних або дискретних змін довжини хвилі вихідного лазера. Ці параметри включають, але не обмежуються, показник заломлення, довжину резонатора та вибір моди. Нижче детально описано кілька поширених методів налаштування та їх принципи:

1. Налаштування інжекції носіїв

Налаштування інжекції носіїв заряду полягає у зміні показника заломлення матеріалу шляхом зміни струму, що подається в активну область напівпровідникового лазера, для досягнення налаштування довжини хвилі. Зі збільшенням струму концентрація носіїв заряду в активній області збільшується, що призводить до зміни показника заломлення, що, у свою чергу, впливає на довжину хвилі лазера.

2. Термічне налаштування Термічне налаштування полягає у зміні показника заломлення та довжини резонатора матеріалу шляхом зміни робочої температури лазера, щоб досягти налаштування довжини хвилі. Зміни температури впливають на показник заломлення та фізичні розміри матеріалу.

3. Механічне налаштування Механічне налаштування полягає у досягненні налаштування довжини хвилі шляхом зміни положення або кута зовнішніх оптичних елементів лазера. Загальні методи механічного налаштування включають зміну кута дифракційної решітки та переміщення положення дзеркала.

4 Електрооптичне налаштування Електрооптичне налаштування досягається шляхом прикладання електричного поля до напівпровідникового матеріалу для зміни показника заломлення матеріалу, тим самим досягаючи налаштування довжини хвилі. Цей метод зазвичай використовується велектрооптичні модулятори (Місія спостережень за виборами) та електрооптично налаштовані лазери.

Підсумовуючи, принцип налаштування настроюваного напівпровідникового лазера головним чином реалізує налаштування довжини хвилі шляхом зміни фізичних параметрів резонатора. Ці параметри включають показник заломлення, довжину резонатора та вибір моди. Конкретні методи налаштування включають налаштування інжекцією носіїв, теплове налаштування, механічне налаштування та електрооптичне налаштування. Кожен метод має свій власний фізичний механізм та математичне обґрунтування, і вибір відповідного методу налаштування необхідно враховувати відповідно до конкретних вимог застосування, таких як діапазон налаштування, швидкість налаштування, роздільна здатність та стабільність.