Phát triển và tình hình thị trường của laser điều chỉnh Phần hai

Phát triển và tình hình thị trường của laser điều chỉnh (Phần hai)

Nguyên lý làm việc củalaser có thể điều chỉnh

Có khoảng ba nguyên tắc để đạt được điều chỉnh bước sóng laser. Hầu hếtlaser có thể điều chỉnhsử dụng các chất làm việc có vạch huỳnh quang rộng. Các bộ cộng hưởng tạo nên tia laser có tổn thất rất thấp chỉ trong phạm vi bước sóng rất hẹp. Do đó, đầu tiên là thay đổi bước sóng của tia laser bằng cách thay đổi bước sóng tương ứng với vùng tổn thất thấp của bộ cộng hưởng bằng một số phần tử (như mạng). Thứ hai là dịch chuyển mức năng lượng của quá trình chuyển đổi tia laser bằng cách thay đổi một số tham số bên ngoài (như từ trường, nhiệt độ, v.v.). Thứ ba là sử dụng các hiệu ứng phi tuyến tính để đạt được sự biến đổi và điều chỉnh bước sóng (xem quang học phi tuyến tính, tán xạ Raman kích thích, nhân đôi tần số quang học, dao động tham số quang học). Các tia laser điển hình thuộc chế độ điều chỉnh đầu tiên là tia laser nhuộm, tia laser chrysoberyl, tia laser trung tâm màu, tia laser khí áp suất cao có thể điều chỉnh và tia laser excimer có thể điều chỉnh.

Theo góc độ công nghệ thực hiện, laser điều chỉnh chủ yếu được chia thành: công nghệ điều khiển dòng điện, công nghệ điều khiển nhiệt độ và công nghệ điều khiển cơ học.
Trong số đó, công nghệ điều khiển điện tử là đạt được điều chỉnh bước sóng bằng cách thay đổi dòng điện tiêm, với tốc độ điều chỉnh cấp NS, băng thông điều chỉnh rộng, nhưng công suất đầu ra nhỏ, dựa trên công nghệ điều khiển điện tử chủ yếu là SG-DBR (mạng lưới lấy mẫu DBR) và laser GCSR (mạng lưới phụ trợ ghép hướng phản xạ lấy mẫu ngược). Công nghệ điều khiển nhiệt độ thay đổi bước sóng đầu ra của laser bằng cách thay đổi chiết suất của vùng hoạt động của laser. Công nghệ này đơn giản nhưng chậm và có thể điều chỉnh với độ rộng băng hẹp chỉ vài nm. Các công nghệ chính dựa trên công nghệ điều khiển nhiệt độ làTia laser DFB(phản hồi phân tán) và laser DBR (phản xạ Bragg phân tán). Điều khiển cơ học chủ yếu dựa trên công nghệ MEMS (hệ thống vi cơ điện tử) để hoàn thiện việc lựa chọn bước sóng, với băng thông có thể điều chỉnh lớn, công suất đầu ra cao. Các cấu trúc chính dựa trên công nghệ điều khiển cơ học là DFB (phản hồi phân tán), ECL (laser khoang ngoài) và VCSEL (laser phát xạ bề mặt khoang thẳng đứng). Sau đây là giải thích từ các khía cạnh này của nguyên lý laser có thể điều chỉnh.

Ứng dụng truyền thông quang học

Laser điều chỉnh là thiết bị quang điện tử quan trọng trong hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc thế hệ mới và trao đổi photon trong mạng toàn quang. Ứng dụng của nó làm tăng đáng kể dung lượng, tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống truyền dẫn sợi quang và đã thực hiện điều chỉnh liên tục hoặc bán liên tục trong phạm vi bước sóng rộng.
Các công ty và viện nghiên cứu trên toàn thế giới đang tích cực thúc đẩy nghiên cứu và phát triển laser điều chỉnh, và những tiến bộ mới liên tục được thực hiện trong lĩnh vực này. Hiệu suất của laser điều chỉnh liên tục được cải thiện và chi phí liên tục giảm. Hiện tại, laser điều chỉnh chủ yếu được chia thành hai loại: laser điều chỉnh bán dẫn và laser sợi quang điều chỉnh.
Laser bán dẫnlà nguồn sáng quan trọng trong hệ thống thông tin quang, có đặc điểm là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, hiệu suất chuyển đổi cao, tiết kiệm điện năng, v.v., dễ dàng tích hợp quang điện tử chip đơn với các thiết bị khác. Có thể chia thành laser phản hồi phân tán có thể điều chỉnh, laser gương Bragg phân tán, hệ thống micromotor laser phát xạ bề mặt khoang dọc và laser bán dẫn khoang ngoài.
Sự phát triển của laser sợi quang có thể điều chỉnh như một môi trường khuếch đại và sự phát triển của diode laser bán dẫn như một nguồn bơm đã thúc đẩy đáng kể sự phát triển của laser sợi quang. Laser có thể điều chỉnh dựa trên băng thông khuếch đại 80nm của sợi pha tạp và phần tử lọc được thêm vào vòng lặp để kiểm soát bước sóng laser và thực hiện điều chỉnh bước sóng.
Sự phát triển của laser bán dẫn có thể điều chỉnh rất tích cực trên thế giới và tiến triển cũng rất nhanh. Khi laser có thể điều chỉnh dần dần tiếp cận laser bước sóng cố định về mặt chi phí và hiệu suất, chúng chắc chắn sẽ được sử dụng ngày càng nhiều trong các hệ thống truyền thông và đóng vai trò quan trọng trong các mạng toàn quang trong tương lai.

Triển vọng phát triển
Có nhiều loại laser có thể điều chỉnh, thường được phát triển bằng cách tiếp tục giới thiệu các cơ chế điều chỉnh bước sóng trên cơ sở nhiều loại laser có bước sóng đơn, và một số mặt hàng đã được cung cấp ra thị trường quốc tế. Ngoài việc phát triển laser có thể điều chỉnh quang liên tục, laser có thể điều chỉnh tích hợp các chức năng khác cũng đã được báo cáo, chẳng hạn như laser có thể điều chỉnh được tích hợp với một chip VCSEL duy nhất và một bộ điều biến hấp thụ điện, và laser tích hợp với một bộ phản xạ Bragg mạng mẫu và một bộ khuếch đại quang bán dẫn và một bộ điều biến hấp thụ điện.
Do laser có thể điều chỉnh bước sóng được sử dụng rộng rãi, nên laser có thể điều chỉnh của nhiều cấu trúc khác nhau có thể được áp dụng cho các hệ thống khác nhau và mỗi cấu trúc đều có ưu điểm và nhược điểm. Laser bán dẫn khoang ngoài có thể được sử dụng làm nguồn sáng có thể điều chỉnh băng thông rộng trong các thiết bị kiểm tra độ chính xác do công suất đầu ra cao và bước sóng có thể điều chỉnh liên tục. Theo quan điểm tích hợp photon và đáp ứng mạng toàn quang trong tương lai, DBR mạng mẫu, DBR mạng siêu cấu trúc và laser có thể điều chỉnh được tích hợp với bộ điều biến và bộ khuếch đại có thể là nguồn sáng có thể điều chỉnh đầy hứa hẹn cho Z.
Laser điều chỉnh lưới sợi quang có khoang ngoài cũng là một loại nguồn sáng đầy hứa hẹn, có cấu trúc đơn giản, độ rộng đường hẹp và ghép sợi dễ dàng. Nếu bộ điều biến EA có thể được tích hợp trong khoang, nó cũng có thể được sử dụng làm nguồn soliton quang học điều chỉnh tốc độ cao. Ngoài ra, laser sợi quang điều chỉnh dựa trên laser sợi quang đã có những tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây. Có thể mong đợi rằng hiệu suất của laser điều chỉnh trong các nguồn sáng truyền thông quang học sẽ được cải thiện hơn nữa và thị phần sẽ dần tăng lên, với triển vọng ứng dụng rất tươi sáng.