რეგულირებადი ლაზერის განვითარება და ბაზრის მდგომარეობა, მეორე ნაწილი

რეგულირებადი ლაზერის განვითარება და ბაზრის მდგომარეობა (მეორე ნაწილი)

მუშაობის პრინციპირეგულირებადი ლაზერი

ლაზერული ტალღის სიგრძის რეგულირების მისაღწევად დაახლოებით სამი პრინციპი არსებობს. უმეტესობა.რეგულირებადი ლაზერებიგამოიყენეთ სამუშაო ნივთიერებები ფართო ფლუორესცენტური ხაზებით. ლაზერის შემადგენელ რეზონატორებს ძალიან დაბალი დანაკარგები აქვთ მხოლოდ ძალიან ვიწრო ტალღის სიგრძის დიაპაზონში. ამიტომ, პირველი არის ლაზერის ტალღის სიგრძის შეცვლა რეზონატორის დაბალი დანაკარგების რეგიონის შესაბამისი ტალღის სიგრძის შეცვლით ზოგიერთი ელემენტით (მაგალითად, ბადით). მეორე არის ლაზერული გადასვლის ენერგიის დონის შეცვლა ზოგიერთი გარე პარამეტრის (მაგალითად, მაგნიტური ველის, ტემპერატურის და ა.შ.) შეცვლით. მესამე არის არაწრფივი ეფექტების გამოყენება ტალღის სიგრძის ტრანსფორმაციისა და რეგულირების მისაღწევად (იხ. არაწრფივი ოპტიკა, სტიმულირებული რამანის გაფანტვა, ოპტიკური სიხშირის გაორმაგება, ოპტიკური პარამეტრული რხევა). პირველი რეგულირების რეჟიმის ტიპიური ლაზერებია საღებავის ლაზერები, ქრიზობერილის ლაზერები, ფერის ცენტრის ლაზერები, რეგულირებადი მაღალი წნევის გაზის ლაზერები და რეგულირებადი ექსციმერული ლაზერები.

რეალიზაციის ტექნოლოგიის თვალსაზრისით, რეგულირებადი ლაზერი ძირითადად იყოფა: დენის კონტროლის ტექნოლოგიად, ტემპერატურის კონტროლის ტექნოლოგიად და მექანიკური კონტროლის ტექნოლოგიად.
მათ შორის, ელექტრონული მართვის ტექნოლოგია გულისხმობს ტალღის სიგრძის რეგულირებას ინექციური დენის შეცვლით, NS დონის რეგულირების სიჩქარით, ფართო რეგულირების გამტარობით, მაგრამ მცირე გამომავალი სიმძლავრით, რომელიც დაფუძნებულია ელექტრონული მართვის ტექნოლოგიაზე, ძირითადად SG-DBR (შერჩევის ბადე DBR) და GCSR ლაზერზე (დამხმარე ბადე მიმართულებითი შეერთება უკუ-შერჩევის არეკვლით). ტემპერატურის კონტროლის ტექნოლოგია ცვლის ლაზერის გამომავალ ტალღის სიგრძეს ლაზერის აქტიური რეგიონის გარდატეხის ინდექსის შეცვლით. ტექნოლოგია მარტივია, მაგრამ ნელი და მისი რეგულირება შესაძლებელია მხოლოდ რამდენიმე ნმ-ის ვიწრო ზოლის სიგანით. ტემპერატურის კონტროლის ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ძირითადი ტექნოლოგიებია:DFB ლაზერი(განაწილებული უკუკავშირი) და DBR ლაზერი (განაწილებული ბრაგის არეკვლა). მექანიკური მართვა ძირითადად ეფუძნება MEMS (მიკროელექტრომექანიკური სისტემა) ტექნოლოგიას ტალღის სიგრძის სრულად შერჩევისთვის, დიდი რეგულირებადი გამტარობით და მაღალი გამომავალი სიმძლავრით. მექანიკური მართვის ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ძირითადი სტრუქტურებია DFB (განაწილებული უკუკავშირი), ECL (გარე ღრუს ლაზერი) და VCSEL (ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერი). რეგულირებადი ლაზერების პრინციპის ამ ასპექტებიდან გამომდინარე, აიხსნება შემდეგი.

ოპტიკური კომუნიკაციის გამოყენება

რეგულირებადი ლაზერი წარმოადგენს ოპტოელექტრონული მკვრივი ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსირების სისტემისა და ფოტონების გაცვლის ახალი თაობის ძირითად ოპტოელექტრონულ მოწყობილობას სრულიად ოპტიკურ ქსელში. მისი გამოყენება მნიშვნელოვნად ზრდის ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გადაცემის სისტემის სიმძლავრეს, მოქნილობას და მასშტაბირებას და უზრუნველყოფს უწყვეტი ან კვაზი-უწყვეტი რეგულირების განხორციელებას ფართო ტალღის სიგრძის დიაპაზონში.
მსოფლიოს მასშტაბით კომპანიები და კვლევითი ინსტიტუტები აქტიურად უჭერენ მხარს რეგულირებადი ლაზერების კვლევასა და განვითარებას და ამ სფეროში მუდმივად მიიღწევა ახალი პროგრესი. რეგულირებადი ლაზერების მუშაობა მუდმივად უმჯობესდება და ღირებულება მუდმივად მცირდება. ამჟამად, რეგულირებადი ლაზერები ძირითადად ორ კატეგორიად იყოფა: ნახევარგამტარული რეგულირებადი ლაზერები და რეგულირებადი ბოჭკოვანი ლაზერები.
ნახევარგამტარული ლაზერიწარმოადგენს ოპტიკურ საკომუნიკაციო სისტემაში მნიშვნელოვან სინათლის წყაროს, რომელსაც ახასიათებს მცირე ზომა, მსუბუქი წონა, მაღალი გარდაქმნის ეფექტურობა, ენერგოდამზოგავი და ა.შ. მახასიათებლები და ადვილად აღწევს ერთჩიპიან ოპტოელექტრონულ ინტეგრაციას სხვა მოწყობილობებთან. იგი შეიძლება დაიყოს რეგულირებად განაწილებულ უკუკავშირის ლაზერად, განაწილებულ ბრაგის სარკისებრ ლაზერად, მიკრომოტორული სისტემის ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერად და გარე ღრუს ნახევარგამტარული ლაზერად.
რეგულირებადი ბოჭკოვანი ლაზერის, როგორც გაძლიერების საშუალების და ნახევარგამტარული ლაზერული დიოდის, როგორც ტუმბოს წყაროს განვითარებამ მნიშვნელოვნად შეუწყო ხელი ბოჭკოვანი ლაზერების განვითარებას. რეგულირებადი ლაზერი დაფუძნებულია დოპირებული ბოჭკოს 80 ნმ გაძლიერების გამტარობაზე, ხოლო ფილტრის ელემენტი ემატება მარყუჟს ლაზერული გამოსხივების ტალღის სიგრძის გასაკონტროლებლად და ტალღის სიგრძის რეგულირების განსახორციელებლად.
მსოფლიოში ძალიან აქტიურია რეგულირებადი ნახევარგამტარული ლაზერების შემუშავება და პროგრესიც ძალიან სწრაფია. რადგან რეგულირებადი ლაზერები თანდათან მიუახლოვდებიან ფიქსირებული ტალღის სიგრძის ლაზერებს ღირებულებისა და შესრულების თვალსაზრისით, ისინი გარდაუვლად სულ უფრო და უფრო ხშირად გამოიყენებენ საკომუნიკაციო სისტემებს და მნიშვნელოვან როლს შეასრულებენ მომავალ სრულად ოპტიკურ ქსელებში.

განვითარების პერსპექტივა
არსებობს რეგულირებადი ლაზერების მრავალი სახეობა, რომლებიც, როგორც წესი, ვითარდება ტალღის სიგრძის რეგულირების მექანიზმების შემდგომი დანერგვით სხვადასხვა ერთტალღოვანი ლაზერების საფუძველზე და საერთაშორისო ბაზარზე ზოგიერთი პროდუქტი უკვე მოწოდებულია. უწყვეტი ოპტიკური რეგულირებადი ლაზერების შემუშავების გარდა, ასევე აღწერილია რეგულირებადი ლაზერები ინტეგრირებული სხვა ფუნქციებით, როგორიცაა რეგულირებადი ლაზერი, რომელიც ინტეგრირებულია VCSEL-ის ერთ ჩიპთან და ელექტრო შთანთქმის მოდულატორთან, და ლაზერი, რომელიც ინტეგრირებულია ნიმუშის ბადისებრ ბრაგის რეფლექტორთან, ნახევარგამტარული ოპტიკურ გამაძლიერებელთან და ელექტრო შთანთქმის მოდულატორთან.
რადგან ტალღის სიგრძის რეგულირებადი ლაზერი ფართოდ გამოიყენება, სხვადასხვა სტრუქტურის რეგულირებადი ლაზერის გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა სისტემაზე და თითოეულს აქვს თავისი უპირატესობები და ნაკლოვანებები. გარე ღრუს ნახევარგამტარული ლაზერის გამოყენება შესაძლებელია როგორც ფართოზოლოვანი რეგულირებადი სინათლის წყარო ზუსტ სატესტო ინსტრუმენტებში, მისი მაღალი გამომავალი სიმძლავრისა და უწყვეტი რეგულირებადი ტალღის სიგრძის გამო. ფოტონების ინტეგრაციისა და მომავლის სრულიად ოპტიკური ქსელის დაკმაყოფილების პერსპექტივიდან, ნიმუშის ბადისებრი DBR, ზესტრუქტურირებული ბადისებრი DBR და მოდულატორებთან და გამაძლიერებლებთან ინტეგრირებული რეგულირებადი ლაზერები შეიძლება იყოს პერსპექტიული რეგულირებადი სინათლის წყაროები Z-სთვის.
გარე ღრუს მქონე ბოჭკოვანი ბადისებრი რეგულირებადი ლაზერი ასევე პერსპექტიული სინათლის წყაროა, რომელსაც აქვს მარტივი სტრუქტურა, ვიწრო ხაზის სიგანე და მარტივი ბოჭკოვანი შეერთება. თუ EA მოდულატორი შეიძლება ინტეგრირებული იყოს ღრუში, მისი გამოყენება ასევე შესაძლებელია როგორც მაღალსიჩქარიანი რეგულირებადი ოპტიკური სოლიტონის წყარო. გარდა ამისა, ბოჭკოვან ლაზერებზე დაფუძნებულმა რეგულირებადმა ბოჭკოვანმა ლაზერებმა ბოლო წლებში მნიშვნელოვანი პროგრესი განიცადეს. შეიძლება ველოდოთ, რომ რეგულირებადი ლაზერების მუშაობა ოპტიკური კომუნიკაციის სინათლის წყაროებში კიდევ უფრო გაუმჯობესდება და ბაზრის წილი თანდათან გაიზრდება, რაც ძალიან ნათელი გამოყენების პერსპექტივებით გამოირჩევა.