Zasada strojenia przestrajalnego lasera półprzewodnikowego (przestrajalnego lasera)

Zasada strojeniaPrzestrajalny laser półprzewodnikowy(Przestrajalny laser)

Przestrajalny laser półprzewodnikowy to rodzaj lasera, który może w sposób ciągły zmieniać długość fali wyjściowej lasera w pewnym zakresie. Przestrajalny laser półprzewodnikowy wykorzystuje strojenie termiczne, elektryczne i mechaniczne w celu dostosowania długości wnęki, widma odbicia siatki, fazy i innych zmiennych w celu uzyskania dostrojenia długości fali. Ten rodzaj lasera ma szeroki zakres zastosowań w komunikacji optycznej, spektroskopii, wykrywaniu, medycynie i innych dziedzinach. Rysunek 1 przedstawia podstawowy skład aprzestrajalny laser, w tym moduł wzmocnienia światła, wnękę FP złożoną z lusterek przednich i tylnych oraz moduł filtra wyboru trybu optycznego. Wreszcie, dostosowując długość wnęki odbiciowej, filtr trybu optycznego może osiągnąć wyjście wyboru długości fali.

RYS.1

Metoda strojenia i jej wyprowadzenie

Zasada strojenia przestrajalnegolasery półprzewodnikowezależy głównie od zmiany parametrów fizycznych rezonatora laserowego, aby uzyskać ciągłe lub dyskretne zmiany wyjściowej długości fali lasera. Parametry te obejmują między innymi współczynnik załamania światła, długość wnęki i wybór trybu. Poniżej szczegółowo opisano kilka popularnych metod dostrajania i ich zasady:

1. Strojenie wtrysku nośnika

Strojenie wtrysku nośnika polega na zmianie współczynnika załamania światła materiału poprzez zmianę prądu wtryskiwanego do aktywnego obszaru lasera półprzewodnikowego, tak aby osiągnąć dostrojenie długości fali. Gdy prąd wzrasta, wzrasta stężenie nośnika w obszarze aktywnym, co powoduje zmianę współczynnika załamania światła, co z kolei wpływa na długość fali lasera.

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

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

4 Strojenie elektrooptyczne Strojenie elektrooptyczne osiąga się poprzez przyłożenie pola elektrycznego do materiału półprzewodnikowego w celu zmiany współczynnika załamania światła materiału, uzyskując w ten sposób dostrojenie długości fali. Metoda ta jest powszechnie stosowana wmodulatory elektrooptyczne (EOM) i lasery dostrojone elektrooptycznie.

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