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 liên tục thay đổi bước sóng của đầu ra laser trong một phạm vi nhất định. Laser bán dẫn có thể điều chỉnh áp dụng điều chỉnh nhiệt, điều chỉnh điện và điều chỉnh cơ học để điều chỉnh chiều dài khoang, phổ phản xạ mạng, 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 củalaser có thể điều chỉnh, bao gồm bộ phận tăng sáng, khoang FP gồm gương trước và sau, và bộ lọc lựa 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 được 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 thông 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 lý của chúng:

1. Điều chỉnh phun chất mang

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

2. Điều chỉnh nhiệt Điều chỉnh nhiệt là thay đổi chiết suất và chiều dài khoang của vật liệu bằng cách thay đổi nhiệt độ hoạt động của laser, để đạt được điều chỉnh bước sóng. Những thay đổi về 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 điều chỉnh bước sóng bằng cách thay đổi vị trí hoặc Góc của các thành phần quang học bên ngoài của laser. Các phương pháp điều chỉnh cơ học phổ biến bao gồm thay đổi Góc của mạng nhiễu xạ và di chuyển vị trí của gương.

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

Tóm lại, nguyên lý điều chỉnh của laser bán dẫn có thể điều chỉnh chủ yếu thực hiện điều chỉnh bước sóng bằng cách thay đổi các thông số vật lý của bộ cộng hưởng. Các thông 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 tiêm hạt mang, điều chỉnh nhiệt, điều chỉnh cơ học và điều chỉnh quang điện. Mỗi phương pháp có cơ chế vật lý và phép suy luận toán học 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.