დღეს ჩვენ წარმოგიდგენთ "მონოქრომატულ" ლაზერს უკიდურეს - ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერს.მისი გაჩენა ავსებს ხარვეზებს ლაზერის მრავალ აპლიკაციის სფეროში და ბოლო წლებში ფართოდ გამოიყენება გრავიტაციული ტალღების გამოვლენაში, liDAR-ში, განაწილებულ ზონდირებაში, მაღალსიჩქარიანი თანმიმდევრული ოპტიკური კომუნიკაციისა და სხვა სფეროებში, რაც არის „მისია“, რომელიც არ შეიძლება. სრულდება მხოლოდ ლაზერული სიმძლავრის გაუმჯობესებით.
რა არის ვიწრო ხაზის ლაზერი?
ტერმინი „ხაზის სიგანე“ აღნიშნავს ლაზერის სპექტრულ ხაზის სიგანეს სიხშირის დომენში, რომელიც ჩვეულებრივ რაოდენობრივად ფასდება სპექტრის ნახევრად პიკის სრული სიგანეზე (FWHM).ხაზის სიგანეზე ძირითადად გავლენას ახდენს აღგზნებული ატომების ან იონების სპონტანური გამოსხივება, ფაზის ხმაური, რეზონატორის მექანიკური ვიბრაცია, ტემპერატურის ჟიტერი და სხვა გარე ფაქტორები.რაც უფრო მცირეა ხაზის სიგანის მნიშვნელობა, მით უფრო მაღალია სპექტრის სისუფთავე, ანუ მით უკეთესია ლაზერის მონოქრომატულობა.ასეთი მახასიათებლების მქონე ლაზერებს ჩვეულებრივ აქვთ ძალიან მცირე ფაზის ან სიხშირის ხმაური და ძალიან მცირე ფარდობითი ინტენსივობის ხმაური.ამავდროულად, რაც უფრო მცირეა ლაზერის ხაზოვანი სიგანის მნიშვნელობა, მით უფრო ძლიერია შესაბამისი თანმიმდევრულობა, რაც გამოიხატება უკიდურესად გრძელი თანმიმდევრულობის სიგრძით.
ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერის რეალიზაცია და გამოყენება
შემოიფარგლება ლაზერის მოქმედი ნივთიერების თანდაყოლილი მონაკვეთის სიგანით, თითქმის შეუძლებელია ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერის გამომავალი პირდაპირ რეალიზება თავად ტრადიციულ ოსცილატორზე დაყრდნობით.ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერის მოქმედების შესასრულებლად, ჩვეულებრივ, საჭიროა გამოიყენოთ ფილტრები, ბადეები და სხვა მოწყობილობები, რათა შეზღუდოს ან შეარჩიოს გრძივი მოდული მომატების სპექტრში, გაზარდოს წმინდა მოგების სხვაობა გრძივი რეჟიმებს შორის, ისე რომ იყოს რამდენიმე ან თუნდაც მხოლოდ ერთი გრძივი რეჟიმის რხევა ლაზერულ რეზონატორში.ამ პროცესში ხშირად საჭიროა ლაზერის გამომავალზე ხმაურის გავლენის კონტროლი და გარე გარემოს ვიბრაციისა და ტემპერატურის ცვლილებებით გამოწვეული სპექტრული ხაზების გაფართოების მინიმუმამდე შემცირება;ამავდროულად, ის ასევე შეიძლება გაერთიანდეს ფაზის ან სიხშირის ხმაურის სპექტრული სიმკვრივის ანალიზთან ხმაურის წყაროს გასაგებად და ლაზერის დიზაინის ოპტიმიზაციისთვის, რათა მივაღწიოთ ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერის სტაბილურ გამომუშავებას.
მოდით შევხედოთ რამდენიმე სხვადასხვა კატეგორიის ლაზერების ვიწრო ხაზის მოქმედების განხორციელებას.
ნახევარგამტარ ლაზერებს აქვთ კომპაქტური ზომის, მაღალი ეფექტურობის, ხანგრძლივი სიცოცხლისა და ეკონომიკური სარგებელი.
Fabry-Pero (FP) ოპტიკური რეზონატორი გამოიყენება ტრადიციულადნახევარგამტარული ლაზერებიზოგადად რხევა მრავალ გრძივი რეჟიმში და გამომავალი ხაზის სიგანე შედარებით ფართოა, ამიტომ აუცილებელია ოპტიკური უკუკავშირის გაზრდა ვიწრო ხაზის სიგანის გამოსავლის მისაღებად.
განაწილებული უკუკავშირი (DFB) და განაწილებული ბრაგის ასახვა (DBR) არის ორი ტიპიური შიდა ოპტიკური უკუკავშირის ნახევარგამტარული ლაზერი.მცირე ღეროს სიმაღლისა და ტალღის სიგრძის კარგი სელექციურობის გამო, ადვილია მიაღწიოთ სტაბილურ ერთ სიხშირეზე ვიწრო ხაზის სიგანის გამომავალს.ორ სტრუქტურას შორის მთავარი განსხვავებაა ბადეების პოზიცია: DFB სტრუქტურა ჩვეულებრივ ანაწილებს ბრეგის ბადეების პერიოდულ სტრუქტურას მთელს რეზონატორზე, ხოლო DBR-ის რეზონატორი, როგორც წესი, შედგება ამრეკლავი ბადეების სტრუქტურისა და გაზრდის რეგიონში ინტეგრირებული. ბოლო ზედაპირი.გარდა ამისა, DFB ლაზერები იყენებენ ჩაშენებულ ბადეებს დაბალი რეფრაქციული ინდექსის კონტრასტით და დაბალი ასახვით.DBR ლაზერები იყენებენ ზედაპირულ ბადეებს მაღალი რეფრაქციული ინდექსის კონტრასტით და მაღალი ასახვით.ორივე სტრუქტურას აქვს დიდი თავისუფალი სპექტრული დიაპაზონი და შეუძლია შეასრულოს ტალღის სიგრძის დარეგულირება რეჟიმის ნახტომის გარეშე რამდენიმე ნანომეტრის დიაპაზონში, სადაც DBR ლაზერს აქვს უფრო ფართო დარეგულირების დიაპაზონი, ვიდრეDFB ლაზერი.გარდა ამისა, გარე ღრუს ოპტიკური უკუკავშირის ტექნოლოგია, რომელიც იყენებს გარე ოპტიკურ ელემენტებს ნახევარგამტარული ლაზერული ჩიპის გამავალი შუქის დასაბრუნებლად და სიხშირის არჩევისთვის, ასევე შეუძლია გააცნობიეროს ნახევარგამტარული ლაზერის ვიწრო ხაზის სიგანის მოქმედება.
(2) ბოჭკოვანი ლაზერები
ბოჭკოვანი ლაზერებს აქვთ მაღალი ტუმბოს კონვერტაციის ეფექტურობა, კარგი სხივის ხარისხი და მაღალი დაწყვილების ეფექტურობა, რაც არის ლაზერული სფეროში კვლევის ცხელი თემები.ინფორმაციის ეპოქის კონტექსტში, ბოჭკოვანი ლაზერები კარგი თავსებადია ბაზარზე არსებულ ოპტიკურ ბოჭკოვან საკომუნიკაციო სისტემებთან.ერთსიხშირიანი ბოჭკოვანი ლაზერი ვიწრო ხაზის სიგანის, დაბალი ხმაურის და კარგი თანმიმდევრულობის უპირატესობებით გახდა მისი განვითარების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მიმართულება.
ერთჯერადი გრძივი რეჟიმის მოქმედება არის ბოჭკოვანი ლაზერის ბირთვი ვიწრო ხაზის სიგანის გამოსავლის მისაღწევად, ჩვეულებრივ, რეზონატორის სტრუქტურის მიხედვით, ერთი სიხშირის ბოჭკოვანი ლაზერი შეიძლება დაიყოს DFB ტიპის, DBR ტიპის და რგოლის ტიპად.მათ შორის, DFB და DBR ერთსიხშირიანი ბოჭკოვანი ლაზერების მუშაობის პრინციპი მსგავსია DFB და DBR ნახევარგამტარული ლაზერების.
როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1, DFB ბოჭკოვანი ლაზერი უნდა ჩაწეროს განაწილებული ბრაგის ბადეში ბოჭკოში.იმის გამო, რომ ოსცილატორის სამუშაო ტალღის სიგრძეზე გავლენას ახდენს ბოჭკოვანი პერიოდი, გრძივი რეჟიმი შეიძლება შეირჩეს ბადეების განაწილებული უკუკავშირის მეშვეობით.DBR ლაზერის ლაზერული რეზონატორი, როგორც წესი, იქმნება ბოჭკოვანი ბრაგგის ბადეების წყვილით, ხოლო ერთი გრძივი რეჟიმი ძირითადად შეირჩევა ვიწრო ზოლისა და დაბალი არეკვლის ბოჭკოვანი ბრაგგის ბადეებით.თუმცა, გრძელი რეზონატორის, რთული სტრუქტურისა და სიხშირის დისკრიმინაციის ეფექტური მექანიზმის არარსებობის გამო, რგოლის ფორმის ღრუ მიდრეკილია რეჟიმის გადახტომისკენ და ძნელია სტაბილურად მუშაობა მუდმივ გრძივი რეჟიმში დიდი ხნის განმავლობაში.
სურათი 1, ერთი სიხშირის ორი ტიპიური ხაზოვანი სტრუქტურაბოჭკოვანი ლაზერები
გამოქვეყნების დრო: ნოე-27-2023