Sự phát triển và tình trạng thị trường của laser điều chỉnh được - Phần hai

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

Nguyên lý hoạt động củalaser có thể điều chỉnh

Có khoảng ba nguyên tắc để 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 cấu thành nên laser chỉ có tổn hao rất thấp trong một dải bước sóng rất hẹp. Do đó, cách thứ nhất là thay đổi bước sóng của laser bằng cách thay đổi bước sóng tương ứng với vùng tổn hao thấp của bộ cộng hưởng bằng một số phần tử (chẳng hạn như cách tử). Cách thứ hai là dịch chuyển mức năng lượng của quá trình chuyển đổi laser bằng cách thay đổi một số thông số bên ngoài (chẳng hạn như từ trường, nhiệt độ, v.v.). Cách thứ ba là sử dụng các hiệu ứng phi tuyến để đạt được sự biến đổi và điều chỉnh bước sóng (xem quang học phi tuyến, tán xạ Raman kích thích, nhân đôi tần số quang học, dao động tham số quang học). Các laser điển hình thuộc chế độ điều chỉnh đầu tiên là laser nhuộm, laser chrysoberyl, laser tâm màu, laser khí áp suất cao có thể điều chỉnh và laser excimer có thể điều chỉnh.

Từ góc độ công nghệ chế tạo, laser điều chỉnh được chủ yếu được chia thành: công nghệ điều khiển dòng điện, công nghệ điều khiển nhiệt độ và công nghệ điều khiển cơ khí.
Trong số đó, công nghệ điều khiển điện tử đạt được khả năng điều chỉnh bước sóng bằng cách thay đổi dòng điện tiêm, với tốc độ điều chỉnh ở mức NS, băng thông điều chỉnh rộng, nhưng công suất đầu ra nhỏ, chủ yếu dựa trên công nghệ điều khiển điện tử SG-DBR (DBR lưới lấy mẫu) và laser GCSR (phản xạ lấy mẫu ngược ghép nối định hướng lưới phụ). Công nghệ điều khiển nhiệt độ thay đổi bước sóng đầu ra của laser bằng cách thay đổi chỉ số khúc xạ của vùng hoạt động của laser. Công nghệ này đơn giản nhưng chậm, và chỉ có thể điều chỉnh với băng thông hẹp vài nm. Các công nghệ chính dựa trên công nghệ điều khiển nhiệt độ làLaser 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 điện cơ) để hoàn thành việc lựa chọn bước sóng, với băng thông 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 dọc). Sau đây là phần giải thích về nguyên lý của laser điều chỉnh được từ các khía cạnh này.

Ứng dụng truyền thông quang học

Laser điều chỉnh được là một 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 quang toàn diện. Ứng dụng của nó giúp tăng đáng kể dung lượng, tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống truyền dẫn cáp quang, đồng thời cho phép điều chỉnh liên tục hoặc gần như 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 được bước sóng, và những tiến bộ mới liên tục được thực hiện trong lĩnh vực này. Hiệu suất của laser điều chỉnh được bước sóng không ngừng được cải thiện và chi phí không ngừng được giảm xuống. Hiện nay, laser điều chỉnh được bước sóng chủ yếu được chia thành hai loại: laser điều chỉnh được bán dẫn và laser điều chỉnh được sợi quang.
Laser bán dẫnLaser là một nguồn sáng quan trọng trong hệ thống truyền thông quang học, có đặc điểm là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, hiệu suất chuyển đổi cao, tiết kiệm năng lượng, v.v., và dễ dàng tích hợp quang điện tử trên một chip duy nhất với các thiết bị khác. Nó có thể được chia thành laser phản hồi phân tán có thể điều chỉnh, laser gương Bragg phân tán, laser phát xạ bề mặt khoang dọc hệ thống vi mô và laser bán dẫn khoang ngoài.
Sự phát triển của laser sợi quang có thể điều chỉnh bước sóng như một môi trường khuếch đại và sự phát triển của diode laser bán dẫn như một nguồn bơm đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của laser sợi quang. Laser có thể điều chỉnh bước sóng 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 phát xạ và thực hiện việc điều chỉnh bước sóng.
Việc phát triển laser bán dẫn có thể điều chỉnh bước sóng đang diễn ra rất sôi nổi trên thế giới, và tiến độ cũng rất nhanh. Khi laser có thể điều chỉnh bước sóng dần dần tiếp cận laser có bước sóng cố định về chi phí và hiệu năng, 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 quang học toàn diện trong tương lai.

Triển vọng phát triển
Có nhiều loại laser điều chỉnh được bước sóng, thường được phát triển bằng cách bổ sung 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 các laser điều chỉnh được bước sóng liên tục, các laser điều chỉnh được bước sóng tích hợp thêm các chức năng khác cũng đã được báo cáo, chẳng hạn như laser điều chỉnh được bước sóng tích hợp chip VCSEL đơn và bộ điều biến hấp thụ điện, và laser tích hợp gương phản xạ Bragg lưới mẫu, 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 với nhiều cấu trúc khác nhau có thể được ứng dụng vào các hệ thống khác nhau, mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Laser bán dẫn khoang ngoài có thể được sử dụng làm nguồn sáng điều chỉnh băng rộng trong các thiết bị kiểm tra chính xác nhờ công suất đầu ra cao và bước sóng điều chỉnh liên tục. Từ góc độ tích hợp photon và đáp ứng mạng quang học toàn diện trong tương lai, các loại DBR lưới mẫu, DBR lưới siêu cấu trúc và laser điều chỉnh 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 bằng cách sử dụng cách tử sợi quang với khoang cộng hưởng ngoài cũng là một loại nguồn sáng đầy triển vọng, có cấu trúc đơn giản, độ rộng vạch hẹp và dễ dàng ghép nối với sợi quang. Nếu bộ điều biến EA có thể được tích hợp vào khoang cộng hưởng, nó cũng có thể được sử dụng như một nguồn soliton quang học 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 dự đoán 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.