Principi de sintonització del làser semiconductor ajustable (làser ajustable)

Principi d'afinació deLàser semiconductor ajustable(Làser ajustable)

El làser semiconductor ajustable és un tipus de làser que pot canviar contínuament la longitud d'ona de la sortida del làser en un rang determinat. El làser de semiconductor ajustable adopta l'afinació tèrmica, l'afinació elèctrica i l'afinació mecànica per ajustar la longitud de la cavitat, l'espectre de reflexió de la reixa, la fase i altres variables per aconseguir l'ajust de la longitud d'ona. Aquest tipus de làser té una àmplia gamma d'aplicacions en comunicació òptica, espectroscòpia, detecció, medicina i altres camps. La figura 1 mostra la composició bàsica d'alàser ajustable, inclosa la unitat de guany de llum, la cavitat FP composta pels miralls davanter i posterior i la unitat de filtre de selecció de mode òptic. Finalment, ajustant la longitud de la cavitat de reflexió, el filtre de mode òptic pot arribar a la sortida de selecció de longitud d'ona.

FIG.1

Mètode d'afinació i la seva derivació

El principi d'afinació de tunablelàsers semiconductorsdepèn principalment de canviar els paràmetres físics del ressonador làser per aconseguir canvis continus o discrets en la longitud d'ona del làser de sortida. Aquests paràmetres inclouen, entre d'altres, l'índex de refracció, la longitud de la cavitat i la selecció del mode. A continuació es detallen diversos mètodes d'afinació comuns i els seus principis:

1. Afinació d'injecció del portador

L'ajust de la injecció del portador consisteix a canviar l'índex de refracció del material canviant el corrent injectat a la regió activa del làser semiconductor, per tal d'aconseguir l'ajust de la longitud d'ona. Quan el corrent augmenta, la concentració del portador a la regió activa augmenta, donant lloc a un canvi en l'índex de refracció, que al seu torn afecta la longitud d'ona del làser.

2. Ajustament tèrmic L'afinació tèrmica consisteix a canviar l'índex de refracció i la longitud de la cavitat del material canviant la temperatura de funcionament del làser, per tal d'aconseguir l'ajust de la longitud d'ona. Els canvis de temperatura afecten l'índex de refracció i la mida física del material.

3. Afinació mecànica L'afinació mecànica consisteix a aconseguir l'afinació de la longitud d'ona canviant la posició o l'angle dels elements òptics externs del làser. Els mètodes d'ajust mecànic habituals inclouen canviar l'angle de la xarxa de difracció i moure la posició del mirall.

4 Afinació electroòptica L'afinació electroòptica s'aconsegueix aplicant un camp elèctric a un material semiconductor per canviar l'índex de refracció del material, aconseguint així l'afinació de la longitud d'ona. Aquest mètode s'utilitza habitualment amoduladors electro-òptics (EOM) i làsers de sintonització electro-òptica.

En resum, el principi de sintonització del làser semiconductor ajustable realitza principalment l'ajust de la longitud d'ona canviant els paràmetres físics del ressonador. Aquests paràmetres inclouen l'índex de refracció, la longitud de la cavitat i la selecció del mode. Els mètodes d'afinació específics inclouen l'afinació per injecció de portadors, l'afinació tèrmica, l'afinació mecànica i l'afinació electro-òptica. Cada mètode té el seu propi mecanisme físic i derivació matemàtica específics, i la selecció del mètode d'ajust adequat s'ha de considerar segons els requisits específics de l'aplicació, com ara el rang d'ajust, la velocitat d'ajust, la resolució i l'estabilitat.