Segona part de la tecnologia làser d'amplada de línia estreta
L'any 1960, el primer làser robí del món va ser un làser d'estat sòlid, caracteritzat per una alta energia de sortida i una cobertura de longitud d'ona més àmplia. L'estructura espacial única del làser d'estat sòlid el fa més flexible en el disseny d'una sortida de línia estreta. Actualment, els principals mètodes implementats inclouen el mètode de cavitat curta, el mètode de cavitat d'anell unidireccional, el mètode estàndard intracavitat, el mètode de cavitat en mode pèndol de torsió, el mètode de reixeta de Bragg de volum i el mètode d'injecció de llavors.
La figura 7 mostra l'estructura de diversos làsers d'estat sòlid de mode longitudinal únic típics.
La figura 7 (a) mostra el principi de funcionament de la selecció del mode longitudinal únic basat en l'estàndard FP dins la cavitat, és a dir, l'espectre de transmissió d'amplada de línia estret de l'estàndard s'utilitza per augmentar la pèrdua d'altres modes longitudinals, de manera que altres modes longitudinals es filtren en el procés de competició en mode a causa de la seva petita transmitància, per aconseguir un funcionament en mode longitudinal únic. A més, es pot obtenir un cert rang de sortida de sintonització de longitud d'ona controlant l'angle i la temperatura de l'estàndard FP i canviant l'interval del mode longitudinal. FIG. 7 (b) i (c) mostren l'oscil·lador d'anell no pla (NPRO) i el mètode de cavitat en mode pèndol torsional utilitzat per obtenir una única sortida en mode longitudinal. El principi de treball és fer que el feix es propagui en una sola direcció al ressonador, eliminar eficaçment la distribució espacial desigual del nombre de partícules invertides a la cavitat d'ona estacionària ordinària i evitar així la influència de l'efecte de combustió del forat espacial per aconseguir un sortida en mode longitudinal únic. El principi de selecció del mode de reixeta de Bragg a granel (VBG) és similar al dels làsers d'amplada de línia estreta de semiconductors i fibra esmentats anteriorment, és a dir, utilitzant VBG com a element de filtre, basant-se en la seva bona selectivitat espectral i selectivitat angular, l'oscil·lador oscil·la a una longitud d'ona o banda específica per aconseguir el paper de selecció del mode longitudinal, tal com es mostra a la figura 7 (d).
Al mateix temps, es poden combinar diversos mètodes de selecció del mode longitudinal segons les necessitats per millorar la precisió de la selecció del mode longitudinal, reduir encara més l'amplada de línia o augmentar la intensitat de la competència del mode introduint transformació de freqüència no lineal i altres mitjans i ampliar la longitud d'ona de sortida de el làser mentre funciona en una amplada de línia estreta, cosa que és difícil de ferlàser semiconductorilàsers de fibra.
(4) Làser Brillouin
El làser Brillouin es basa en l'efecte de dispersió Brillouin estimulada (SBS) per obtenir una tecnologia de sortida de baix soroll i amplada de línia estreta, el seu principi és a través del fotó i la interacció del camp acústic intern per produir un cert canvi de freqüència dels fotons de Stokes, i s'amplifica contínuament dins del guanyar ample de banda.
La figura 8 mostra el diagrama de nivells de conversió SBS i l'estructura bàsica del làser Brillouin.
A causa de la baixa freqüència de vibració del camp acústic, el desplaçament de freqüència de Brillouin del material sol ser de només 0,1-2 cm-1, de manera que amb làser de 1064 nm com a llum de bomba, la longitud d'ona generada de Stokes sol ser d'uns 1064,01 nm, però això també significa que la seva eficiència de conversió quàntica és extremadament alta (fins al 99,99% en teoria). A més, com que l'amplada de línia de guany de Brillouin del mitjà sol ser només de l'ordre de MHZ-ghz (l'amplada de línia de guany de Brillouin d'alguns mitjans sòlids només és d'uns 10 MHz), és molt inferior a l'amplada de línia de guany de la substància de treball làser. de l'ordre de 100 GHz, per tant, The Stokes excitat al làser Brillouin pot mostrar un fenomen evident d'estrenyiment de l'espectre després d'una amplificació múltiple a la cavitat, i l'amplada de la línia de sortida és diversos ordres de magnitud més estreta que l'amplada de la línia de la bomba. Actualment, el làser Brillouin s'ha convertit en un punt d'investigació en el camp de la fotònica i hi ha hagut molts informes sobre l'ordre Hz i sub-Hz de sortida d'amplada de línia extremadament estreta.
En els últims anys, han sorgit dispositius Brillouin amb estructura de guia d'ona en el camp defotònica de microones, i es desenvolupen ràpidament en la direcció de la miniaturització, l'alta integració i la resolució més alta. A més, el làser Brillouin que funciona amb l'espai basat en nous materials de cristall com el diamant també ha entrat a la visió de la gent en els últims dos anys, el seu avenç innovador en la potència de l'estructura de guia d'ones i el coll d'ampolla SBS en cascada, la potència del làser Brillouin. a 10 W de magnitud, posant les bases per ampliar la seva aplicació.
Cruïlla general
Amb l'exploració contínua del coneixement d'avantguarda, els làsers d'amplada de línia estreta s'han convertit en una eina indispensable en la investigació científica amb el seu excel·lent rendiment, com l'interferòmetre làser LIGO per a la detecció d'ones gravitatòries, que utilitza una amplada de línia estreta d'una sola freqüència.làseramb una longitud d'ona de 1064 nm com a font de llavor i l'amplada de línia de la llum de llavor es troba a 5 kHz. A més, els làsers d'amplada estreta amb longitud d'ona ajustable i sense salt de mode també mostren un gran potencial d'aplicació, especialment en comunicacions coherents, que poden satisfer perfectament les necessitats de multiplexació per divisió de longitud d'ona (WDM) o multiplexació per divisió de freqüència (FDM) per a la longitud d'ona (o freqüència). ), i s'espera que es converteixi en el dispositiu bàsic de la propera generació de tecnologia de comunicació mòbil.
En el futur, la innovació de materials làser i tecnologia de processament promourà encara més la compressió de l'amplada de línia làser, la millora de l'estabilitat de la freqüència, l'expansió del rang de longitud d'ona i la millora de la potència, obrint el camí per a l'exploració humana del món desconegut.
Hora de publicació: 29-nov-2023