Zasada strojenia lasera półprzewodnikowego strojonego (laser strojony)

Zasada strojeniaStrojony laser półprzewodnikowy(Laser dostrajalny)

Strojony laser półprzewodnikowy to rodzaj lasera, który może ciągle zmieniać długość fali wyjściowej lasera w określonym zakresie. Strojony laser półprzewodnikowy przyjmuje strojenie termiczne, strojenie elektryczne i strojenie mechaniczne w celu dostosowania długości wnęki, widma odbicia kratki, fazy i innych zmiennych w celu uzyskania strojenia długości fali. Ten rodzaj lasera ma szeroki zakres zastosowań w komunikacji optycznej, spektroskopii, czujnikach, medycynie i innych dziedzinach. Rysunek 1 przedstawia podstawowy składlaser strojony, w tym jednostka wzmocnienia światła, wnęka FP składająca się z przedniego i tylnego lustra oraz jednostka filtra wyboru trybu optycznego. Na koniec, poprzez dostosowanie długości wnęki odbicia, filtr trybu optycznego może osiągnąć wyjście wyboru długości fali.

Rys.1

Metoda strojenia i jej wyprowadzenie

Zasada strojenia strojeniowegolasery półprzewodnikowezależy głównie od zmiany parametrów fizycznych rezonatora laserowego w celu uzyskania ciągłych lub dyskretnych zmian w długości fali wyjściowego lasera. Parametry te obejmują, ale nie ograniczają się do współczynnika załamania światła, długości wnęki i wyboru trybu. Poniżej przedstawiono szczegółowo kilka powszechnych metod strojenia i ich zasady:

1. Strojenie wtrysku nośnika

Strojenie wtrysku nośników polega na zmianie współczynnika refrakcji materiału poprzez zmianę prądu wstrzykiwanego do obszaru aktywnego lasera półprzewodnikowego, aby uzyskać strojenie długości fali. Gdy prąd wzrasta, stężenie nośników w obszarze aktywnym wzrasta, co powoduje zmianę współczynnika refrakcji, co z kolei wpływa na długość fali lasera.

2. Strojenie termiczne Strojenie termiczne polega na zmianie współczynnika refrakcji i długości wnęki materiału poprzez zmianę temperatury roboczej lasera, tak aby uzyskać strojenie długości fali. Zmiany temperatury wpływają na współczynnik refrakcji i fizyczny rozmiar materiału.

3. Strojenie mechaniczne Strojenie mechaniczne polega na osiągnięciu strojenia długości fali poprzez zmianę położenia lub kąta zewnętrznych elementów optycznych lasera. Typowe metody strojenia mechanicznego obejmują zmianę kąta siatki dyfrakcyjnej i przesunięcie położenia lustra.

4 Strojenie elektrooptyczne Strojenie elektrooptyczne uzyskuje się poprzez zastosowanie pola elektrycznego do materiału półprzewodnikowego w celu zmiany współczynnika załamania światła materiału, uzyskując w ten sposób strojenie długości fali. Ta metoda jest powszechnie stosowana wmodulatory elektrooptyczne (EOM) i lasery strojone elektrooptycznie.

Podsumowując, zasada strojenia strojonego lasera półprzewodnikowego polega głównie na realizacji strojenia długości fali poprzez zmianę parametrów fizycznych rezonatora. Parametry te obejmują współczynnik załamania, długość wnęki i wybór trybu. Konkretne metody strojenia obejmują strojenie wtrysku nośnika, strojenie termiczne, strojenie mechaniczne i strojenie elektrooptyczne. Każda metoda ma swój własny specyficzny mechanizm fizyczny i matematyczne wyprowadzenie, a wybór odpowiedniej metody strojenia należy rozważyć zgodnie ze szczegółowymi wymaganiami aplikacji, takimi jak zakres strojenia, prędkość strojenia, rozdzielczość i stabilność.