Heddiw, byddwn yn cyflwyno laser “monocromatig” i’r eithaf – laser lled llinell gul. Mae ei ymddangosiad yn llenwi’r bylchau mewn llawer o feysydd cymhwysiad laser, ac yn ystod y blynyddoedd diwethaf fe’i defnyddiwyd yn helaeth mewn canfod tonnau disgyrchiant, liDAR, synhwyro dosbarthedig, cyfathrebu optegol cydlynol cyflym a meysydd eraill, sef “genhadaeth” na ellir ei chwblhau dim ond trwy wella pŵer laser.
Beth yw laser lled llinell gul?
Mae'r term "lled llinell" yn cyfeirio at led llinell sbectrol y laser yn y parth amledd, sydd fel arfer yn cael ei fesur o ran lled llawn hanner brig y sbectrwm (FWHM). Mae lled y llinell yn cael ei effeithio'n bennaf gan ymbelydredd digymell atomau neu ïonau cyffrous, sŵn cyfnod, dirgryniad mecanyddol y resonator, jitter tymheredd a ffactorau allanol eraill. Po leiaf yw gwerth lled y llinell, yr uchaf yw purdeb y sbectrwm, hynny yw, y gorau yw monocromatigrwydd y laser. Fel arfer, mae gan laserau â nodweddion o'r fath ychydig iawn o sŵn cyfnod neu amledd ac ychydig iawn o sŵn dwyster cymharol. Ar yr un pryd, po leiaf yw gwerth lled llinol y laser, y cryfaf yw'r cydlyniant cyfatebol, sy'n amlygu ei hun fel hyd cydlyniant hir iawn.
Gwireddu a chymhwyso laser lled llinell gul
Wedi'i gyfyngu gan led llinell ennill cynhenid sylwedd gweithio'r laser, mae bron yn amhosibl sylweddoli allbwn y laser lled llinell gul yn uniongyrchol trwy ddibynnu ar yr osgiliadur traddodiadol ei hun. Er mwyn gwireddu gweithrediad laser lled llinell gul, fel arfer mae angen defnyddio hidlwyr, gratiau a dyfeisiau eraill i gyfyngu neu ddewis y modiwlws hydredol yn y sbectrwm ennill, cynyddu'r gwahaniaeth ennill net rhwng y moddau hydredol, fel bod ychydig neu hyd yn oed dim ond un osgiliad modd hydredol yn y resonator laser. Yn y broses hon, mae'n aml yn angenrheidiol rheoli dylanwad sŵn ar allbwn y laser, a lleihau ehangu llinellau sbectrol a achosir gan ddirgryniad a newidiadau tymheredd yr amgylchedd allanol; Ar yr un pryd, gellir ei gyfuno hefyd â dadansoddiad o ddwysedd sbectrol sŵn cyfnod neu amledd i ddeall ffynhonnell y sŵn ac optimeiddio dyluniad y laser, er mwyn cyflawni allbwn sefydlog y laser lled llinell gul.
Gadewch i ni edrych ar wireddu gweithrediad lled llinell cul sawl categori gwahanol o laserau.
Mae gan laserau lled-ddargludyddion fanteision maint cryno, effeithlonrwydd uchel, oes hir a manteision economaidd.
Y cyseinydd optegol Fabry-Perot (FP) a ddefnyddir mewn dulliau traddodiadollaserau lled-ddargludyddionyn gyffredinol yn osgileiddio mewn modd aml-hydredol, ac mae lled y llinell allbwn yn gymharol eang, felly mae angen cynyddu'r adborth optegol i gael allbwn o led llinell cul.
Adborth dosbarthedig (DFB) ac Adlewyrchiad Bragg Dosbarthedig (DBR) yw dau laser lled-ddargludyddion adborth optegol mewnol nodweddiadol. Oherwydd y traw gratiad bach a'r detholiad tonfedd da, mae'n hawdd cyflawni allbwn lled llinell cul amledd sengl sefydlog. Y prif wahaniaeth rhwng y ddau strwythur yw safle'r gratiad: mae strwythur DFB fel arfer yn dosbarthu strwythur cyfnodol y gratiad Bragg drwy gydol y resonator, ac mae resonator y DBR fel arfer yn cynnwys y strwythur gratiad adlewyrchiad a'r rhanbarth ennill wedi'u hintegreiddio i'r wyneb pen. Yn ogystal, mae laserau DFB yn defnyddio gratiau mewnosodedig gyda chyferbyniad mynegai plygiannol isel ac adlewyrchiad isel. Mae laserau DBR yn defnyddio gratiau arwyneb gyda chyferbyniad mynegai plygiannol uchel ac adlewyrchiad uchel. Mae gan y ddau strwythur ystod sbectrol rydd fawr a gallant berfformio tiwnio tonfedd heb naid modd yn yr ystod o ychydig nanometrau, lle mae gan y laser DBR ystod tiwnio ehangach na'rLaser DFBYn ogystal, gall y dechnoleg adborth optegol ceudod allanol, sy'n defnyddio elfennau optegol allanol i roi adborth ar olau sy'n mynd allan o'r sglodion laser lled-ddargludyddion a dewis yr amledd, hefyd wireddu gweithrediad lled llinell gul y laser lled-ddargludyddion.
(2) Laserau ffibr
Mae gan laserau ffibr effeithlonrwydd trosi pwmp uchel, ansawdd trawst da ac effeithlonrwydd cyplu uchel, sef y pynciau ymchwil poblogaidd ym maes laserau. Yng nghyd-destun yr oes wybodaeth, mae gan laserau ffibr gydnawsedd da â systemau cyfathrebu ffibr optegol cyfredol yn y farchnad. Mae'r laser ffibr amledd sengl gyda manteision lled llinell gul, sŵn isel a chydlyniant da wedi dod yn un o gyfeiriadau pwysig ei ddatblygiad.
Gweithrediad modd hydredol sengl yw craidd laser ffibr i gyflawni allbwn lled llinell gul, fel arfer yn ôl strwythur atseinyddion laser ffibr amledd sengl gellir ei rannu'n fath DFB, math DBR a math cylch. Yn eu plith, mae egwyddor waith laserau ffibr amledd sengl DFB a DBR yn debyg i egwyddor waith laserau lled-ddargludyddion DFB a DBR.
Fel y dangosir yn Ffigur 1, mae laser ffibr DFB yn ysgrifennu grat Bragg dosbarthedig i'r ffibr. Gan fod tonfedd weithredol yr osgiliadur yn cael ei heffeithio gan gyfnod y ffibr, gellir dewis y modd hydredol trwy adborth dosbarthedig y grat. Fel arfer mae atseinydd laser laser DBR yn cael ei ffurfio gan bâr o gratiau ffibr Bragg, ac mae'r modd hydredol sengl yn cael ei ddewis yn bennaf gan gratiau ffibr Bragg band cul ac adlewyrchedd isel. Fodd bynnag, oherwydd ei atseinydd hir, strwythur cymhleth a diffyg mecanwaith gwahaniaethu amledd effeithiol, mae ceudod siâp cylch yn dueddol o neidio modd, ac mae'n anodd gweithio'n sefydlog mewn modd hydredol cyson am amser hir.
Ffigur 1, Dau strwythur llinol nodweddiadol o amledd sengllaserau ffibr
Amser postio: Tach-27-2023