რეგულირებადი ლაზერის განვითარება და ბაზრის სტატუსი ნაწილი მეორე

რეგულირებადი ლაზერის განვითარება და ბაზრის სტატუსი (ნაწილი მეორე)

მუშაობის პრინციპირეგულირებადი ლაზერი

ლაზერული ტალღის სიგრძის რეგულირების მიღწევის დაახლოებით სამი პრინციპია. ყველაზერეგულირებადი ლაზერებიგამოიყენეთ სამუშაო ნივთიერებები ფართო ფლუორესცენტური ხაზებით. რეზონატორებს, რომლებიც ქმნიან ლაზერს, აქვთ ძალიან დაბალი დანაკარგები მხოლოდ ძალიან ვიწრო ტალღის სიგრძის დიაპაზონში. ამიტომ, პირველი არის ლაზერის ტალღის სიგრძის შეცვლა რეზონატორის დაბალი დანაკარგის რეგიონის შესაბამისი ტალღის სიგრძის შეცვლით ზოგიერთი ელემენტით (როგორიცაა ბადე). მეორე არის ლაზერული გადასვლის ენერგიის დონის გადატანა ზოგიერთი გარე პარამეტრის შეცვლით (როგორიცაა მაგნიტური ველი, ტემპერატურა და ა.შ.). მესამე არის არაწრფივი ეფექტების გამოყენება ტალღის სიგრძის ტრანსფორმაციისა და დარეგულირების მისაღწევად (იხ. არაწრფივი ოპტიკა, რამანის სტიმულირებული გაფანტვა, ოპტიკური სიხშირის გაორმაგება, ოპტიკური პარამეტრული რხევა). ტიპიური ლაზერები, რომლებიც მიეკუთვნება პირველ ტიუნინგის რეჟიმს, არის საღებავი ლაზერები, ქრიზობერილის ლაზერები, ფერის ცენტრის ლაზერები, რეგულირებადი მაღალი წნევის გაზის ლაზერები და რეგულირებადი ექსიმერული ლაზერები.

რეგულირებადი ლაზერი რეალიზაციის ტექნოლოგიის პერსპექტივიდან ძირითადად იყოფა: მიმდინარე მართვის ტექნოლოგია, ტემპერატურის კონტროლის ტექნოლოგია და მექანიკური კონტროლის ტექნოლოგია.
მათ შორის, ელექტრონული კონტროლის ტექნოლოგია არის ტალღის სიგრძის რეგულირების მიღწევა ინექციის დენის შეცვლით, NS-დონის დარეგულირების სიჩქარით, ფართო დარეგულირების გამტარუნარიანობით, მაგრამ მცირე გამომავალი სიმძლავრით, რომელიც დაფუძნებულია ელექტრონული კონტროლის ტექნოლოგიაზე ძირითადად SG-DBR (sampling grating DBR) და GCSR ლაზერი (დამხმარე ბადე მიმართულების დაწყვილება უკანა ნიმუშის ასახვა). ტემპერატურის კონტროლის ტექნოლოგია ცვლის ლაზერის გამომავალი ტალღის სიგრძეს ლაზერის აქტიური რეგიონის რეფრაქციული ინდექსის შეცვლით. ტექნოლოგია მარტივია, მაგრამ ნელი და მისი რეგულირება შესაძლებელია მხოლოდ რამდენიმე ნმ ვიწრო ზოლის სიგანით. ტემპერატურის კონტროლის ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ძირითადი არისDFB ლაზერი(განაწილებული გამოხმაურება) და DBR ლაზერი (განაწილებული ბრაგის ასახვა). მექანიკური კონტროლი ძირითადად ეფუძნება MEMS (მიკრო-ელექტრომექანიკური სისტემა) ტექნოლოგიას ტალღის სიგრძის შერჩევის დასასრულებლად, დიდი რეგულირებადი გამტარობით, მაღალი გამომავალი სიმძლავრით. მექანიკური მართვის ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ძირითადი სტრუქტურებია DFB (განაწილებული უკუკავშირი), ECL (გარე ღრუს ლაზერი) და VCSEL (ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერი). შემდეგი ახსნილია რეგულირებადი ლაზერების პრინციპის ამ ასპექტებიდან.

ოპტიკური კომუნიკაციის აპლიკაცია

რეგულირებადი ლაზერი არის საკვანძო ოპტოელექტრონული მოწყობილობა ახალი თაობის მკვრივი ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსირების სისტემაში და ფოტონების გაცვლის სრულ ოპტიკურ ქსელში. მისი გამოყენება მნიშვნელოვნად ზრდის ოპტიკური ბოჭკოვანი გადამცემი სისტემის სიმძლავრეს, მოქნილობას და მასშტაბურობას და ახორციელებს უწყვეტი ან კვაზი-უწყვეტი ტუნინგს ტალღის სიგრძის ფართო დიაპაზონში.
კომპანიები და კვლევითი ინსტიტუტები მთელს მსოფლიოში აქტიურად უწყობენ ხელს რეგულირებადი ლაზერების კვლევასა და განვითარებას და მუდმივად მიიღწევა ახალი პროგრესი ამ სფეროში. რეგულირებადი ლაზერების მოქმედება მუდმივად უმჯობესდება და ღირებულება მუდმივად მცირდება. ამჟამად რეგულირებადი ლაზერები ძირითადად იყოფა ორ კატეგორიად: ნახევარგამტარული რეგულირებადი ლაზერები და რეგულირებადი ბოჭკოვანი ლაზერები.
ნახევარგამტარული ლაზერიარის მნიშვნელოვანი სინათლის წყარო ოპტიკურ საკომუნიკაციო სისტემაში, რომელსაც აქვს მახასიათებლები მცირე ზომის, მსუბუქი წონის, მაღალი კონვერტაციის ეფექტურობის, ენერგიის დაზოგვის და ა.შ. და ადვილად მიიღწევა ერთი ჩიპის ოპტოელექტრონული ინტეგრაცია სხვა მოწყობილობებთან. ის შეიძლება დაიყოს რეგულირებად განაწილებულ უკუკავშირის ლაზერად, განაწილებულ ბრაგის სარკის ლაზერად, მიკროძრავის სისტემის ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერად და გარე ღრუს ნახევარგამტარულ ლაზერად.
რეგულირებადი ბოჭკოვანი ლაზერის, როგორც მოპოვების საშუალების განვითარებამ და ნახევარგამტარული ლაზერული დიოდის, როგორც ტუმბოს წყაროს განვითარებამ, დიდად შეუწყო ხელი ბოჭკოვანი ლაზერების განვითარებას. რეგულირებადი ლაზერი დაფუძნებულია დოპირებული ბოჭკოს 80 ნმ გამაძლიერებლის სიჩქარეზე, ხოლო ფილტრის ელემენტი ემატება მარყუჟს, რათა გააკონტროლოს ლაზერული ტალღის სიგრძე და გააცნობიეროს ტალღის სიგრძის რეგულირება.
რეგულირებადი ნახევარგამტარული ლაზერის განვითარება მსოფლიოში ძალიან აქტიურია და პროგრესი ასევე ძალიან სწრაფია. რამდენადაც რეგულირებადი ლაზერები თანდათან უახლოვდება ფიქსირებული ტალღის სიგრძის ლაზერებს ღირებულებისა და შესრულების თვალსაზრისით, ისინი აუცილებლად გამოიყენებენ უფრო და უფრო მეტს საკომუნიკაციო სისტემებში და მნიშვნელოვან როლს შეასრულებენ მომავალ სრულ ოპტიკურ ქსელებში.

განვითარების პერსპექტივა
არსებობს მრავალი სახის რეგულირებადი ლაზერები, რომლებიც, როგორც წესი, განვითარებულია ტალღის სიგრძის რეგულირების მექანიზმების შემდგომი დანერგვით სხვადასხვა ერთტალღოვანი ლაზერების საფუძველზე და ზოგიერთი საქონელი მიეწოდება საერთაშორისო ბაზარზე. გარდა უწყვეტი ოპტიკური რეგულირებადი ლაზერების განვითარებისა, ასევე მოხსენებული იქნა რეგულირებადი ლაზერები ინტეგრირებული სხვა ფუნქციებით, როგორიცაა რეგულირებადი ლაზერი ინტეგრირებული VCSEL-ის ერთ ჩიპთან და ელექტრული შთანთქმის მოდულატორთან, და ლაზერი ინტეგრირებული სინჯის ღერძიანი ბრეგის რეფლექტორთან. და ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი და ელექტრული შთანთქმის მოდულატორი.
იმის გამო, რომ ტალღის სიგრძის რეგულირებადი ლაზერი ფართოდ გამოიყენება, სხვადასხვა სტრუქტურის რეგულირებადი ლაზერი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა სისტემაზე და თითოეულს აქვს დადებითი და უარყოფითი მხარეები. გარე ღრუს ნახევარგამტარული ლაზერი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ფართოზოლოვანი რეგულირებადი სინათლის წყარო ზუსტი ტესტის ინსტრუმენტებში მისი მაღალი გამომავალი სიმძლავრის და უწყვეტი რეგულირებადი ტალღის სიგრძის გამო. ფოტონების ინტეგრაციისა და მომავალი მთლიანად ოპტიკური ქსელის შეხვედრის პერსპექტივიდან გამომდინარე, ნიმუშის ბადე DBR, სუპერსტრუქტურული ბადე DBR და რეგულირებადი ლაზერები, რომლებიც ინტეგრირებულია მოდულატორებთან და გამაძლიერებლებთან, შეიძლება იყოს პერსპექტიული რეგულირებადი სინათლის წყაროები Z-სთვის.
ბოჭკოვანი მარეგულირებელი ლაზერი გარე ღრუსთან ერთად ასევე პერსპექტიული ტიპის სინათლის წყაროა, რომელსაც აქვს მარტივი სტრუქტურა, ვიწრო ხაზის სიგანე და ბოჭკოების მარტივი შეერთება. თუ EA მოდულატორი შეიძლება ჩამონტაჟდეს ღრუში, ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მაღალსიჩქარიანი ოპტიკური სოლიტონის წყარო. გარდა ამისა, ბოჭკოვანი ლაზერებზე დაფუძნებულმა ბოჭკოვანი ლაზერებმა მნიშვნელოვანი პროგრესი მიაღწიეს ბოლო წლებში. მოსალოდნელია, რომ რეგულირებადი ლაზერების მოქმედება ოპტიკური კომუნიკაციის სინათლის წყაროებში კიდევ უფრო გაუმჯობესდება და ბაზრის წილი თანდათან გაიზრდება, გამოყენების ძალიან ნათელი პერსპექტივით.