Cái gì là mộtlaser có độ rộng vạch hẹp?
Laser có độ rộng vạch hẹp, Thuật ngữ “độ rộng vạch” đề cập đến độ rộng vạch quang phổ củatia lazetrong miền tần số, thường được định lượng theo độ rộng toàn phần nửa đỉnh của phổ (FWHM). Độ rộng vạch phổ chủ yếu bị ảnh hưởng bởi bức xạ tự phát của các nguyên tử hoặc ion bị kích thích, nhiễu pha, rung động cơ học của bộ cộng hưởng, độ dao động nhiệt độ và các yếu tố bên ngoài khác. Giá trị độ rộng vạch phổ càng nhỏ thì độ tinh khiết của phổ càng cao, tức là tính đơn sắc của tia laser càng tốt. Các tia laser có đặc điểm như vậy thường có rất ít nhiễu pha hoặc tần số và rất ít nhiễu cường độ tương đối. Đồng thời, giá trị độ rộng tuyến tính của tia laser càng nhỏ thì tính kết hợp tương ứng càng mạnh, biểu hiện dưới dạng độ dài kết hợp cực kỳ dài.
Thực hiện và ứng dụng laser có độ rộng vạch hẹp
Bị giới hạn bởi độ rộng đường tăng vốn có của chất làm việc của laser, hầu như không thể trực tiếp nhận ra đầu ra của laser có độ rộng đường hẹp bằng cách dựa vào chính bộ dao động truyền thống. Để nhận ra hoạt động của laser có độ rộng đường hẹp, thường cần sử dụng bộ lọc, lưới và các thiết bị khác để giới hạn hoặc chọn mô đun dọc trong phổ độ lợi, tăng chênh lệch độ lợi ròng giữa các chế độ dọc, để có một vài hoặc thậm chí chỉ một dao động chế độ dọc trong bộ cộng hưởng laser. Trong quá trình này, thường cần phải kiểm soát ảnh hưởng của nhiễu đến đầu ra laser và giảm thiểu sự mở rộng của các vạch quang phổ do rung động và thay đổi nhiệt độ của môi trường bên ngoài gây ra; Đồng thời, cũng có thể kết hợp với phân tích mật độ phổ nhiễu pha hoặc tần số để hiểu nguồn nhiễu và tối ưu hóa thiết kế của laser, để đạt được đầu ra ổn định của laser có độ rộng đường hẹp.
Chúng ta hãy cùng xem xét việc thực hiện hoạt động có độ rộng vạch hẹp của một số loại laser khác nhau.
Laser bán dẫn có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tuổi thọ cao và lợi ích kinh tế.
Bộ cộng hưởng quang học Fabry-Perot (FP) được sử dụng trong truyền thốnglaser bán dẫnthường dao động theo chế độ đa chiều dọc và độ rộng đường truyền đầu ra tương đối rộng, do đó cần tăng phản hồi quang học để thu được đầu ra có độ rộng đường truyền hẹp.
Phản hồi phân tán (Laser DFB) và phản xạ Bragg phân tán (DBR) là hai loại laser bán dẫn phản hồi quang học bên trong điển hình. Do bước sóng mạng nhỏ và khả năng chọn lọc bước sóng tốt nên dễ dàng đạt được đầu ra có độ rộng vạch hẹp tần số đơn ổn định. Sự khác biệt chính giữa hai cấu trúc này là vị trí của mạng: cấu trúc Laser DFB thường phân phối cấu trúc tuần hoàn của mạng Bragg trên toàn bộ bộ cộng hưởng và bộ cộng hưởng của DBR thường bao gồm cấu trúc mạng phản xạ và vùng khuếch đại tích hợp vào bề mặt cuối. Ngoài ra, laser DFB sử dụng mạng nhúng có độ tương phản chiết suất thấp và độ phản xạ thấp. Laser DBR sử dụng mạng bề mặt có độ tương phản chiết suất cao và độ phản xạ cao. Cả hai cấu trúc đều có dải phổ tự do lớn và có thể thực hiện điều chỉnh bước sóng mà không cần nhảy chế độ trong phạm vi vài nanomet, trong khi laser DBR có dải điều chỉnh rộng hơnTia laser DFBNgoài ra, công nghệ phản hồi quang học khoang ngoài, sử dụng các thành phần quang học bên ngoài để phản hồi ánh sáng phát ra từ chip laser bán dẫn và chọn tần số, cũng có thể thực hiện hoạt động có độ rộng vạch hẹp của laser bán dẫn.
(2) Laser sợi quang
Laser sợi quang có hiệu suất chuyển đổi bơm cao, chất lượng chùm tia tốt và hiệu suất ghép nối cao, đây là những chủ đề nghiên cứu nóng trong lĩnh vực laser. Trong bối cảnh thời đại thông tin, laser sợi quang có khả năng tương thích tốt với các hệ thống truyền thông sợi quang hiện tại trên thị trường. Laser sợi quang tần số đơn với ưu điểm là độ rộng đường truyền hẹp, tiếng ồn thấp và độ kết hợp tốt đã trở thành một trong những hướng phát triển quan trọng của nó.
Hoạt động chế độ dọc đơn là cốt lõi của laser sợi quang để đạt được đầu ra có độ rộng đường hẹp, thường theo cấu trúc của bộ cộng hưởng của laser sợi quang tần số đơn có thể được chia thành loại DFB, loại DBR và loại vòng. Trong số đó, nguyên lý hoạt động của laser sợi quang tần số đơn DFB và DBR tương tự như laser bán dẫn DFB và DBR.
Năm 1960, laser ruby đầu tiên trên thế giới là laser trạng thái rắn, đặc trưng bởi năng lượng đầu ra cao và phạm vi bước sóng rộng hơn. Cấu trúc không gian độc đáo của laser trạng thái rắn làm cho nó linh hoạt hơn trong thiết kế đầu ra có độ rộng vạch hẹp. Hiện tại, các phương pháp chính được triển khai bao gồm phương pháp khoang ngắn, phương pháp khoang vòng một chiều, phương pháp chuẩn trong khoang, phương pháp khoang chế độ con lắc xoắn, phương pháp lưới Bragg thể tích và phương pháp tiêm hạt.
Thời gian đăng: 03-06-2025