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

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

Nguyên lý hoạt động củalaser có thể điều chỉnh

Có khoảng ba nguyên tắc để đạt được điều chỉnh bước sóng laser. Hầu hếttia laser 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 một dải bước sóng rất hẹp. Do đó, phương pháp 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 (chẳng hạn như mạng). Phương pháp 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 (chẳng hạn như từ trường, nhiệt độ, v.v.). Phương pháp 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 thuốc nhuộm, tia laser chrysoberyl, tia laser trung tâm màu, tia laser khí áp suất cao điều chỉnh được và tia laser excimer điều chỉnh được.

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 phun, 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 (cách tử lấy mẫu DBR) và laser GCSR (cách tử phụ kết nối định 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 laser. Công nghệ này đơn giản nhưng chậm, và có thể điều chỉnh với độ rộng băng tần 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 điều chỉnh lớn và 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). Dưới đây là giải thích về nguyên lý của laser điều chỉnh từ các khía cạnh này.

Ứng dụng truyền thông quang học

Laser điều chỉnh bước sóng là một thiết bị quang điện tử chủ chốt trong hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc và trao đổi photon thế hệ mới 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 cáp quang, đồng thời hiện thực hóa khả năng điều chỉnh liên tục hoặc bán liên tục trong dải 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 lĩnh vực này liên tục đạt được những tiến bộ mới. Hiệu suất của laser điều chỉnh không ngừng được cải thiện và chi phí liên tục giảm. Hiện nay, laser điều chỉnh chủ yếu được chia thành hai loại: laser bán dẫn điều chỉnh và laser sợi quang điều chỉnh.
Laser bán dẫnlà nguồn sáng quan trọng trong hệ thống thông tin quang, có các đặc điểm như kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, hiệu suất chuyển đổi cao, tiết kiệm điện năng, v.v., dễ dàng tích hợp quang điện tử đơn chip với các thiết bị khác. Có thể chia thành laser phản hồi phân tán điều chỉnh được, laser gương Bragg phân tán, laser phát xạ bề mặt khoang dọc hệ thống vi động cơ và laser bán dẫn khoang ngoài.
Sự phát triển của laser sợi quang điều chỉnh được làm môi trường khuếch đại và sự phát triển của diode laser bán dẫn làm nguồn bơm đã thúc đẩy đáng kể sự phát triển của laser sợi quang. Laser điều chỉnh được dựa trên băng thông khuếch đại 80nm của sợi quang 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 điều chỉnh bước sóng đang rất sôi động trên thế giới, và tiến triển cũng rất nhanh. Khi laser điều chỉnh bước sóng dần tiệm cận laser bước sóng cố định về mặt chi phí và hiệu suất, chúng chắc chắn sẽ ngày càng được sử dụng nhiều hơn 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 điều chỉnh bước sóng, thường được phát triển bằng cách áp dụng thêm các cơ chế điều chỉnh bước sóng dựa trên các loại laser đơn bước sóng khác nhau, và một số sản phẩm đã được cung cấp ra thị trường quốc tế. Bên cạnh việc phát triển laser điều chỉnh quang học liên tục, các laser điều chỉnh tích hợp các chức năng khác cũng đã được báo cáo, chẳng hạn như laser điều chỉnh được tích hợp với một chip VCSEL duy nhất và bộ điều biến hấp thụ điện, và laser điều chỉnh được tích hợp với bộ phản xạ Bragg dạng lưới mẫu và bộ khuếch đại quang bán dẫn và bộ điều biến hấp thụ điện.
Do laser điều chỉnh bước sóng được sử dụng rộng rãi, laser điều chỉnh bước sóng của nhiều cấu trúc khác nhau có thể được áp dụng cho các hệ thống khác nhau, và mỗi cấu trúc đều có ưu và nhược điểm riêng. Laser bán dẫn khoang ngoài có thể được sử dụng làm nguồn sáng điều chỉnh băng thông rộng trong các thiết bị kiểm tra độ chính xác nhờ công suất đầu ra cao và bước sóng điều chỉnh liên tục. Xét về mặt tích hợp photon và đáp ứng mạng lưới toàn quang trong tương lai, DBR dạng lưới mẫu, DBR dạng lưới siêu cấu trúc và laser điều chỉnh được tích hợp với bộ điều biến và bộ khuếch đại có thể là những nguồn sáng điều chỉnh đầy hứa hẹn cho Z.
Laser điều chỉnh được sử dụng trong cách tử sợi quang với khoang ngoài cũng là một loại nguồn sáng đầy hứa hẹn, với cấu trúc đơn giản, độ rộng đường truyền hẹp và dễ dàng ghép nối sợi quang. Nếu bộ điều biến EA có thể được tích hợp vào khoang, nó cũng có thể được sử dụng làm nguồn soliton quang điều chỉnh được tốc độ cao. Ngoài ra, laser sợi quang điều chỉnh được dựa trên laser sợi quang đã có những tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây. Có thể kỳ vọng rằng hiệu suất của laser điều chỉnh được 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.