Cái gì làlaser có độ rộng vạch hẹp?
Laser có độ rộng vạch phổ hẹp. Thuật ngữ “độ rộng vạch phổ” đề cập đến độ rộng vạch phổ của laser.tia laserTrong miền tần số, độ rộng vạch phổ thường được định lượng bằng độ rộng toàn phần 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, dao động cơ học của bộ cộng hưởng, dao động nhiệt độ và các yếu tố bên ngoài khác. Giá trị độ rộng vạch phổ càng nhỏ, độ tinh khiết của phổ càng cao, tức là độ đơn sắc của laser càng tốt. Laser có đặc điểm như vậy thường có rất ít nhiễu pha hoặc nhiễu tần số và rất ít nhiễu cường độ tương đối. Đồng thời, giá trị độ rộng tuyến tính của laser càng nhỏ, độ kết hợp tương ứng càng mạnh, thể hiện ở độ dài kết hợp cực kỳ dài.
Thực hiện và ứng dụng laser có độ rộng vạch hẹp
Do bị giới hạn bởi độ rộng vạch phổ khuếch đại vốn có của vật liệu làm việc của laser, việc trực tiếp tạo ra laser có độ rộng vạch phổ hẹp bằng cách chỉ dựa vào bộ dao động truyền thống là hầu như không thể. Để thực hiện hoạt động của laser có độ rộng vạch phổ hẹp, thông thường cần phải sử dụng các bộ lọc, cách tử và các thiết bị khác để giới hạn hoặc chọn lọc mô đun dọc trong phổ khuếch đại, tăng sự khác biệt khuếch đại ròng giữa các chế độ dọc, sao cho chỉ có một 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 các vạch phổ do rung động và thay đổi nhiệt độ của môi trường bên ngoài gây ra; đồng thời, cũng có thể kết hợp với việc phân tích mật độ phổ nhiễu pha hoặc tần số để hiểu nguồn gốc của nhiễu và tối ưu hóa thiết kế laser, nhằm đạt được đầu ra ổn định của laser có độ rộng vạch phổ hẹp.
Chúng ta hãy cùng xem xét việc hiện thực hóa hoạt động với độ rộng vạch phổ hẹp của một số loại laser khác nhau.
Laser bán dẫn có những ưu điểm như kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tuổi thọ dài và lợi ích kinh tế.
Bộ cộng hưởng quang Fabry-Perot (FP) được sử dụng trong các thiết bị truyền thống.laser bán dẫnNó thường dao động theo chế độ đa dọc, và độ rộng vạch phổ đầu ra tương đối lớn, do đó cần tăng cường phản hồi quang học để thu được đầu ra có độ rộng vạch phổ hẹp hơn.
Laser phản hồi phân tán (DFB Laser) và laser phản xạ Bragg phân tán (DBR) là hai loại laser bán dẫn phản hồi quang học nội bộ điển hình. Nhờ bước sóng lưới nhỏ và khả năng chọn lọc bước sóng tốt, chúng dễ dàng đạt được đầu ra đơn tần ổn định với độ rộng vạch hẹp. Sự khác biệt chính giữa hai cấu trúc là vị trí của lưới: cấu trúc DFB Laser thường phân bố cấu trúc lưới Bragg tuần hoàn khắp bộ cộng hưởng, còn bộ cộng hưởng của DBR thường bao gồm cấu trúc lưới phản xạ và vùng khuếch đại được tích hợp vào bề mặt cuối. Ngoài ra, DFB Laser sử dụng lưới nhúng có độ tương phản chiết suất thấp và độ phản xạ thấp. DBR Laser sử dụng lưới 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 điều chỉnh bước sóng mà không bị nhảy mode trong phạm vi vài nanomet, trong đó DBR Laser có phạm vi điều chỉnh rộng hơn.Laser DFBNgoài ra, công nghệ phản hồi quang học khoang ngoài, sử dụng các phần tử 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 với độ rộng vạch phổ 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 cáp quang hiện có trên thị trường. Laser sợi quang đơn tần với những ưu điểm như độ rộng vạch hẹp, độ nhiễu thấp và độ kết hợp tốt đã trở thành một trong những hướng phát triển quan trọng của nó.
Chế độ hoạt động đơn dọc là cốt lõi của laser sợi quang để đạt được đầu ra có độ rộng vạch hẹp, thường theo cấu trúc của bộ cộng hưởng, laser sợi quang đơn tần có thể được chia thành loại DFB, loại DBR và loại vòng. Trong đó, nguyên lý hoạt động của laser sợi quang đơn tần DFB và DBR tương tự như laser bán dẫn DFB và DBR.
Năm 1960, laser ruby đầu tiên trên thế giới là một loại laser bán dẫn, đặc trưng bởi năng lượng đầu ra cao và phạm vi bước sóng rộng hơn. Cấu trúc không gian độc đáo của laser bán dẫn giúp nó linh hoạt hơn trong thiết kế đầu ra có độ rộng vạch hẹp. Hiện nay, các phương pháp chính được áp dụng 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 cách tử Bragg thể tích và phương pháp tiêm mồi.
Thời gian đăng bài: 03/06/2025