Nguyên lý điều chỉnh của laser bán dẫn có thể điều chỉnh (Tunable laser)

Nguyên lý điều chỉnh củaLaser bán dẫn có thể điều chỉnh(Laser có thể điều chỉnh)

Laser bán dẫn có thể điều chỉnh là một loại laser có thể thay đổi liên tục bước sóng của tia laser đầu ra trong một phạm vi nhất định. Laser bán dẫn có thể điều chỉnh sử dụng điều chỉnh nhiệt, điều chỉnh điện và điều chỉnh cơ học để điều chỉnh độ dài khoang, phổ phản xạ cách tử, pha và các biến khác để đạt được điều chỉnh bước sóng. Loại laser này có nhiều ứng dụng trong truyền thông quang học, quang phổ, cảm biến, y tế và các lĩnh vực khác. Hình 1 cho thấy thành phần cơ bản của mộtlaser điều chỉnh, bao gồm bộ khuếch đại ánh sáng, khoang FP bao gồm gương trước và sau và bộ lọc chọn chế độ quang học. Cuối cùng, bằng cách điều chỉnh độ dài của khoang phản xạ, bộ lọc chế độ quang học có thể đạt đến đầu ra lựa chọn bước sóng.

HÌNH.1

Phương pháp điều chỉnh và nguồn gốc của nó

Nguyên lý điều chỉnh của điều chỉnhlaser bán dẫnchủ yếu phụ thuộc vào việc thay đổi các thông số vật lý của bộ cộng hưởng laser để đạt được những thay đổi liên tục hoặc rời rạc trong bước sóng laser đầu ra. Các tham số này bao gồm nhưng không giới hạn ở chiết suất, chiều dài khoang và lựa chọn chế độ. Sau đây là chi tiết một số phương pháp điều chỉnh phổ biến và nguyên tắc của chúng:

1. Điều chỉnh tiêm sóng mang

Điều chỉnh tiêm sóng mang là thay đổi chiết suất của vật liệu bằng cách thay đổi dòng điện được đưa vào vùng hoạt động của laser bán dẫn để đạt được sự điều chỉnh bước sóng. Khi dòng điện tăng, nồng độ chất mang trong vùng hoạt động tăng lên, dẫn đến sự thay đổi chiết suất, từ đó ảnh hưởng đến bước sóng laser.

2. Điều chỉnh nhiệt Điều chỉnh nhiệt là thay đổi chỉ số khúc xạ và chiều dài khoang của vật liệu bằng cách thay đổi nhiệt độ hoạt động của laser, để đạt được điều chỉnh bước sóng. Sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng đến chiết suất và kích thước vật lý của vật liệu.

3. Điều chỉnh cơ học Điều chỉnh cơ học là đạt được sự điều chỉnh bước sóng bằng cách thay đổi vị trí hoặc Góc của các thành phần quang học bên ngoài của tia laser. Các phương pháp điều chỉnh cơ học phổ biến bao gồm thay đổi Góc của cách tử nhiễu xạ và di chuyển vị trí của gương.

4 Điều chỉnh quang điện Điều chỉnh quang điện đạt được bằng cách áp một điện trường vào vật liệu bán dẫn để thay đổi chiết suất của vật liệu, nhờ đó đạt được sự điều chỉnh bước sóng. Phương pháp này thường được sử dụng trongbộ điều biến quang điện (EOM) và các laser được điều chỉnh bằng quang điện.

Tóm lại, nguyên lý điều chỉnh của laser bán dẫn có thể điều chỉnh chủ yếu thực hiện việc điều chỉnh bước sóng bằng cách thay đổi các thông số vật lý của bộ cộng hưởng. Các tham số này bao gồm chiết suất, chiều dài khoang và lựa chọn chế độ. Các phương pháp điều chỉnh cụ thể bao gồm điều chỉnh chèn sóng mang, điều chỉnh nhiệt, điều chỉnh cơ học và điều chỉnh quang điện. Mỗi phương pháp có cơ chế vật lý và đạo hàm toán học cụ thể riêng và việc lựa chọn phương pháp điều chỉnh phù hợp cần được xem xét theo các yêu cầu ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như phạm vi điều chỉnh, tốc độ điều chỉnh, độ phân giải và độ ổn định.