Desenvolupament i estat del mercat del làser sintonitzable, segona part

Desenvolupament i estat del mercat del làser sintonitzable (segona part)

Principi de funcionament delàser sintonitzable

Hi ha aproximadament tres principis per aconseguir l'afinació de la longitud d'ona del làser. La majorialàsers sintonitzablesutilitzen substàncies de treball amb línies fluorescents amples. Els ressonadors que formen el làser tenen pèrdues molt baixes només en un rang de longitud d'ona molt estret. Per tant, el primer és canviar la longitud d'ona del làser canviant la longitud d'ona corresponent a la regió de baixa pèrdua del ressonador mitjançant alguns elements (com ara una reixeta). El segon és canviar el nivell d'energia de la transició làser canviant alguns paràmetres externs (com ara el camp magnètic, la temperatura, etc.). El tercer és l'ús d'efectes no lineals per aconseguir la transformació i l'afinació de la longitud d'ona (vegeu òptica no lineal, dispersió Raman estimulada, duplicació de freqüència òptica, oscil·lació paramètrica òptica). Els làsers típics que pertanyen al primer mode d'afinació són els làsers de colorant, els làsers de crisoberil, els làsers de centre de color, els làsers de gas d'alta pressió sintonitzables i els làsers d'excímer sintonitzables.

El làser sintonitzable des de la perspectiva de la tecnologia de realització es divideix principalment en: tecnologia de control de corrent, tecnologia de control de temperatura i tecnologia de control mecànic.
Entre elles, la tecnologia de control electrònic consisteix a aconseguir l'ajust de la longitud d'ona canviant el corrent d'injecció, amb una velocitat d'ajust de nivell NS, una amplada de banda d'ajust àmplia, però una petita potència de sortida, basada principalment en la tecnologia de control electrònic SG-DBR (reixeta de mostreig DBR) i el làser GCSR (reixeta auxiliar amb acoblament direccional i reflexió de mostreig cap enrere). La tecnologia de control de temperatura canvia la longitud d'ona de sortida del làser canviant l'índex de refracció de la regió activa del làser. La tecnologia és senzilla, però lenta, i es pot ajustar amb una amplada de banda estreta de només uns pocs nm. Les principals basades en la tecnologia de control de temperatura sónLàser DFB(retroalimentació distribuïda) i làser DBR (reflexió de Bragg distribuïda). El control mecànic es basa principalment en la tecnologia MEMS (sistema microelectromecànic) per completar la selecció de la longitud d'ona, amb un gran ample de banda ajustable i una alta potència de sortida. Les principals estructures basades en la tecnologia de control mecànic són DFB (retroalimentació distribuïda), ECL (làser de cavitat externa) i VCSEL (làser d'emissió superficial de cavitat vertical). A continuació s'explica a partir d'aquests aspectes del principi dels làsers sintonitzables.

Aplicació de comunicació òptica

El làser sintonitzable és un dispositiu optoelectrònic clau en una nova generació de sistemes de multiplexació per divisió de longitud d'ona densa i intercanvi de fotons en xarxes totalment òptiques. La seva aplicació augmenta considerablement la capacitat, la flexibilitat i l'escalabilitat del sistema de transmissió de fibra òptica, i ha aconseguit una sintonització contínua o quasi contínua en un ampli rang de longituds d'ona.
Empreses i institucions de recerca de tot el món promouen activament la recerca i el desenvolupament de làsers sintonitzables, i constantment s'estan fent nous progressos en aquest camp. El rendiment dels làsers sintonitzables es millora constantment i el cost es redueix constantment. Actualment, els làsers sintonitzables es divideixen principalment en dues categories: làsers sintonitzables de semiconductors i làsers de fibra sintonitzables.
Làser semiconductorés una font de llum important en el sistema de comunicació òptica, que té les característiques de mida petita, pes lleuger, alta eficiència de conversió, estalvi d'energia, etc., i és fàcil d'aconseguir una integració optoelectrònica d'un sol xip amb altres dispositius. Es pot dividir en làser de retroalimentació distribuïda sintonitzable, làser de mirall de Bragg distribuït, làser d'emissió superficial de cavitat vertical amb sistema de micromotor i làser de semiconductor de cavitat externa.
El desenvolupament del làser de fibra sintonitzable com a medi de guany i el desenvolupament del díode làser semiconductor com a font de bombament ha promogut enormement el desenvolupament dels làsers de fibra. El làser sintonitzable es basa en l'amplada de banda de guany de 80 nm de la fibra dopada i l'element de filtre s'afegeix al bucle per controlar la longitud d'ona del làser i realitzar l'afinació de la longitud d'ona.
El desenvolupament de làsers semiconductors sintonitzables és molt actiu al món, i el progrés també és molt ràpid. A mesura que els làsers sintonitzables s'acostin gradualment als làsers de longitud d'ona fixa en termes de cost i rendiment, inevitablement s'utilitzaran cada cop més en sistemes de comunicació i jugaran un paper important en les futures xarxes totalment òptiques.

Perspectiva de desenvolupament
Hi ha molts tipus de làsers sintonitzables, que generalment es desenvolupen introduint mecanismes d'afinació de longitud d'ona basats en diversos làsers de longitud d'ona única, i alguns productes s'han subministrat al mercat internacionalment. A més del desenvolupament de làsers sintonitzables òptics continus, també s'han reportat làsers sintonitzables amb altres funcions integrades, com ara el làser sintonitzable integrat amb un sol xip de VCSEL i un modulador d'absorció elèctrica, i el làser integrat amb un reflector de Bragg de reixeta de mostra i un amplificador òptic semiconductor i un modulador d'absorció elèctrica.
Com que el làser sintonitzable de longitud d'ona s'utilitza àmpliament, el làser sintonitzable de diverses estructures es pot aplicar a diferents sistemes, i cadascun té avantatges i desavantatges. El làser semiconductor de cavitat externa es pot utilitzar com a font de llum sintonitzable de banda ampla en instruments de prova de precisió a causa de la seva alta potència de sortida i la longitud d'ona sintonitzable contínua. Des de la perspectiva de la integració de fotons i de complir amb la futura xarxa totalment òptica, el DBR de reixeta de mostra, el DBR de reixeta superestructurat i els làsers sintonitzables integrats amb moduladors i amplificadors poden ser fonts de llum sintonitzables prometedores per a Z.
El làser sintonitzable de fibra amb cavitat externa també és un tipus prometedor de font de llum, que té una estructura simple, una amplada de línia estreta i un acoblament de fibra fàcil. Si el modulador EA es pot integrar a la cavitat, també es pot utilitzar com a font de solitons òptics sintonitzables d'alta velocitat. A més, els làsers de fibra sintonitzables basats en làsers de fibra han fet progressos considerables en els darrers anys. Es pot esperar que el rendiment dels làsers sintonitzables en fonts de llum de comunicació òptica millori encara més i que la quota de mercat augmenti gradualment, amb perspectives d'aplicació molt brillants.