Zasada strojenia lasera półprzewodnikowego przestrajalnego (laser przestrajalny)

Zasada strojeniaStrojony laser półprzewodnikowy(Laser dostrajalny)

Strojony laser półprzewodnikowy to rodzaj lasera, który może płynnie zmieniać długość fali wyjściowej w określonym zakresie. Strojony laser półprzewodnikowy wykorzystuje strojenie termiczne, elektryczne i mechaniczne w celu regulacji długości wnęki, widma odbicia siatki dyfrakcyjnej, 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 skład lasera.laser strojony, w tym moduł wzmocnienia światła, komora FP składająca się z luster przedniego i tylnego oraz moduł filtra wyboru trybu optycznego. Na koniec, poprzez regulację długości komory odbiciowej, filtr trybu optycznego może uzyskać sygnał wyjściowy wyboru długości fali.

Rys.1

Metoda strojenia i jej wyprowadzenie

Zasada strojenia strojenialasery półprzewodnikowePolega głównie na zmianie parametrów fizycznych rezonatora laserowego w celu uzyskania ciągłych lub dyskretnych zmian długości fali wyjściowej lasera. Parametry te obejmują między innymi współczynnik załamania światła, długość wnęki rezonansowej i wybór modu. Poniżej opisano kilka popularnych metod strojenia i ich zasady:

1. Strojenie wtrysku nośnego

Strojenie metodą wtrysku nośników polega na zmianie współczynnika załamania światła materiału poprzez zmianę prądu wstrzykiwanego do obszaru aktywnego lasera półprzewodnikowego, co pozwala na dostrojenie długości fali. Wraz ze wzrostem prądu wzrasta koncentracja nośników 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, aby uzyskać dostrojenie długości fali. Zmiany temperatury wpływają na współczynnik załamania światła i rozmiar fizyczny 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 uzyskuje się poprzez przyłożenie pola elektrycznego do materiału półprzewodnikowego w celu zmiany współczynnika załamania światła, a tym samym uzyskania strojenia długości fali. Metoda ta jest powszechnie stosowana wmodulatory elektrooptyczne (EOM) i lasery strojone elektrooptycznie.

Podsumowując, zasada strojenia przestrajalnego lasera półprzewodnikowego polega głównie na zmianie długości fali poprzez zmianę parametrów fizycznych rezonatora. Parametry te obejmują współczynnik załamania, długość wnęki i wybór modu. Do konkretnych metod strojenia należą: strojenie przez wstrzykiwanie nośników, strojenie termiczne, strojenie mechaniczne i strojenie elektrooptyczne. Każda metoda ma swój własny, specyficzny mechanizm fizyczny i wyprowadzenie matematyczne, a wybór odpowiedniej metody strojenia należy uwzględnić w zależności od wymagań konkretnego zastosowania, takich jak zakres strojenia, szybkość strojenia, rozdzielczość i stabilność.