ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერული ტექნოლოგია, მეორე ნაწილი

ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერული ტექნოლოგია, მეორე ნაწილი

(3)მყარი მდგომარეობის ლაზერი

1960 წელს მსოფლიოში პირველი ლალის ლაზერი იყო მყარი მდგომარეობის ლაზერი, რომელიც ხასიათდებოდა მაღალი გამომავალი ენერგიით და უფრო ფართო ტალღის სიგრძის დაფარვით. მყარი მდგომარეობის ლაზერის უნიკალური სივრცითი სტრუქტურა მას უფრო მოქნილს ხდის ვიწრო ხაზის სიგანის გამომავალი სხივების დიზაინში. ამჟამად, დანერგილი ძირითადი მეთოდებია მოკლე ღრუს მეთოდი, ცალმხრივი რგოლის ღრუს მეთოდი, ღრუშიდა სტანდარტული მეთოდი, ტორსიული ქანქარის რეჟიმის ღრუს მეთოდი, მოცულობითი ბრაგის ბადის მეთოდი და თესლის ინექციის მეთოდი.

სურათი 7 გვიჩვენებს რამდენიმე ტიპიური ერთგრძივი რეჟიმის მყარი მდგომარეობის ლაზერის სტრუქტურას.

სურათი 7(ა) გვიჩვენებს ღრუშიდა FP სტანდარტის საფუძველზე ერთჯერადი გრძივი რეჟიმის შერჩევის მუშაობის პრინციპს, ანუ სტანდარტის ვიწრო ხაზის სიგანის გადაცემის სპექტრი გამოიყენება სხვა გრძივი რეჟიმების დანაკარგის გასაზრდელად, ისე, რომ სხვა გრძივი რეჟიმები იფილტრება რეჟიმის კონკურენციის პროცესში მათი მცირე გამტარობის გამო, რათა მიღწეულ იქნას ერთჯერადი გრძივი რეჟიმის მუშაობა. გარდა ამისა, ტალღის სიგრძის რეგულირების გამომავალი სიგნალის გარკვეული დიაპაზონის მიღება შესაძლებელია FP სტანდარტის კუთხისა და ტემპერატურის კონტროლით და გრძივი რეჟიმის ინტერვალის შეცვლით. სურათი 7(ბ) და (გ) გვიჩვენებს არაბრტყელ რგოლისებრ ოსცილატორს (NPRO) და ბრუნვითი ქანქარას რეჟიმის ღრუს მეთოდს, რომელიც გამოიყენება ერთი გრძივი რეჟიმის გამოსავლის მისაღებად. მუშაობის პრინციპია სხივის რეზონატორში ერთი მიმართულებით გავრცელება, რაც ეფექტურად აღმოფხვრის შებრუნებული ნაწილაკების რაოდენობის არათანაბარ სივრცით განაწილებას ჩვეულებრივ მდგომი ტალღის ღრუში და ამით თავიდან აიცილებს სივრცითი ხვრელის წვის ეფექტის გავლენას ერთი გრძივი რეჟიმის გამოსავლის მისაღწევად. მოცულობითი ბრაგის ბადის (VBG) რეჟიმის შერჩევის პრინციპი მსგავსია ზემოთ ნახსენები ნახევარგამტარული და ბოჭკოვანი ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერების პრინციპისა, ანუ VBG-ის ფილტრის ელემენტად გამოყენებით, მისი კარგი სპექტრული და კუთხის სელექციურობის საფუძველზე, ოსცილატორი რხევა კონკრეტულ ტალღის სიგრძეზე ან ზოლზე, რათა მიაღწიოს გრძივი რეჟიმის შერჩევის როლს, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 7(დ)-ზე.
ამავდროულად, გრძივი რეჟიმის შერჩევის რამდენიმე მეთოდის გაერთიანება შესაძლებელია საჭიროებისამებრ, გრძივი რეჟიმის შერჩევის სიზუსტის გასაუმჯობესებლად, ხაზის სიგანის კიდევ უფრო შესამცირებლად ან რეჟიმის კონკურენციის ინტენსივობის გასაზრდელად არაწრფივი სიხშირის ტრანსფორმაციისა და სხვა საშუალებების დანერგვით, და ლაზერის გამომავალი ტალღის სიგრძის გასაფართოებლად ვიწრო ხაზის სიგანით მუშაობისას, რაც რთულია.ნახევარგამტარული ლაზერიდაბოჭკოვანი ლაზერები.

(4) ბრილუენის ლაზერი

ბრილუენის ლაზერი ეფუძნება სტიმულირებული ბრილუენის გაფანტვის (SBS) ეფექტს დაბალი ხმაურის, ვიწრო ხაზის სიგანის გამომავალი ტექნოლოგიის მისაღებად. მისი პრინციპია ფოტონისა და შიდა აკუსტიკური ველის ურთიერთქმედების გზით სტოქსის ფოტონების გარკვეული სიხშირული ცვლის წარმოქმნა და უწყვეტად გაძლიერდება გაძლიერების დიაპაზონში.

სურათი 8 გვიჩვენებს SBS გარდაქმნის დონის დიაგრამას და ბრილუენის ლაზერის ძირითად სტრუქტურას.

აკუსტიკური ველის დაბალი ვიბრაციის სიხშირის გამო, მასალის ბრილუენის სიხშირის ცვლა, როგორც წესი, მხოლოდ 0.1-2 სმ-1-ია, ამიტომ 1064 ნმ ლაზერის, როგორც ტუმბოს სინათლის გამოყენებისას, გენერირებული სტოქსის ტალღის სიგრძე ხშირად მხოლოდ 1064.01 ნმ-ია, მაგრამ ეს ასევე ნიშნავს, რომ მისი კვანტური გარდაქმნის ეფექტურობა უკიდურესად მაღალია (თეორიულად 99.99%-მდე). გარდა ამისა, რადგან გარემოს ბრილუენის მომატების ხაზის სიგანე, როგორც წესი, მხოლოდ MHz-ghz რიგისაა (ზოგიერთი მყარი გარემოს ბრილუენის მომატების ხაზის სიგანე მხოლოდ დაახლოებით 10 MHz-ია), ის გაცილებით ნაკლებია 100 GHz რიგის ლაზერული სამუშაო ნივთიერების მომატების ხაზის სიგანეზე, ამიტომ, ღრუში მრავალჯერადი გაძლიერების შემდეგ, ბრილუენის ლაზერში აგზნებულ სტოქსის ტალღას შეუძლია აჩვენოს სპექტრის შევიწროების აშკარა ფენომენი, ხოლო მისი გამომავალი ხაზის სიგანე რამდენიმე რიგით ვიწროა ტუმბოს ხაზის სიგანეზე. ამჟამად, ბრილუენის ლაზერი ფოტონიკის სფეროში კვლევის ცხელ წერტილად იქცა და არსებობს მრავალი ანგარიში უკიდურესად ვიწრო ხაზის სიგანის გამომავალი სიხშირის ჰერცული და ჰერცულ-ქვეჰერცული რიგის შესახებ.

ბოლო წლებში, ტალღის გამტარი სტრუქტურის მქონე ბრილუენის მოწყობილობები გამოჩნდა სფეროში.მიკროტალღური ფოტონიკადა სწრაფად ვითარდება მინიატურიზაციის, მაღალი ინტეგრაციისა და უფრო მაღალი გარჩევადობის მიმართულებით. გარდა ამისა, ბოლო ორი წლის განმავლობაში, ახალი კრისტალური მასალების, როგორიცაა ბრილიანტი, საფუძველზე შექმნილი კოსმოსური ბრილუინის ლაზერი, ასევე შემოვიდა ადამიანების მხედველობაში, მისი ინოვაციური გარღვევა ტალღის გამტარი სტრუქტურის სიმძლავრეში და კასკადური SBS შემაფერხებელი ღეროში, ბრილუინის ლაზერის სიმძლავრე 10 ვატ სიდიდემდე, საფუძველს უყრის მისი გამოყენების გაფართოებას.
გენერალური გზაჯვარედინი
უახლესი ცოდნის უწყვეტი შესწავლის წყალობით, ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერები მათი შესანიშნავი მახასიათებლებით სამეცნიერო კვლევაში შეუცვლელ ინსტრუმენტად იქცა, როგორიცაა გრავიტაციული ტალღების აღმოსაჩენად განკუთვნილი ლაზერული ინტერფერომეტრი LIGO, რომელიც იყენებს ერთსიხშირიან ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერს.ლაზერი1064 ნმ ტალღის სიგრძით, როგორც საწყისი წყარო, ხოლო საწყისი სინათლის ხაზის სიგანე 5 კჰც-ის ფარგლებშია. გარდა ამისა, ტალღის სიგრძის რეგულირებადი და რეჟიმის ნახტომის არმქონე ვიწრო სიგანის ლაზერები ასევე ავლენენ დიდ გამოყენების პოტენციალს, განსაკუთრებით კოჰერენტულ კომუნიკაციებში, რომლებსაც შეუძლიათ იდეალურად დააკმაყოფილონ ტალღის სიგრძის (ან სიხშირის) რეგულირების ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსირების (WDM) ან სიხშირის გაყოფის მულტიპლექსირების (FDM) საჭიროებები და მოსალოდნელია, რომ ისინი მობილური კომუნიკაციის ტექნოლოგიების შემდეგი თაობის ძირითად მოწყობილობად იქცნენ.
მომავალში, ლაზერული მასალებისა და დამუშავების ტექნოლოგიების ინოვაცია კიდევ უფრო შეუწყობს ხელს ლაზერული ხაზის სიგანის შეკუმშვას, სიხშირის სტაბილურობის გაუმჯობესებას, ტალღის სიგრძის დიაპაზონის გაფართოებას და სიმძლავრის გაუმჯობესებას, რაც გზას გაუხსნის ადამიანის მიერ უცნობი სამყაროს შესწავლისთვის.