Ласерска технологија уске ширине линија, други део
Године 1960, први рубински ласер на свету био је чврстофазни ласер, који се карактерише високом излазном енергијом и ширим покривањем таласних дужина. Јединствена просторна структура чврстофазног ласера чини га флексибилнијим у дизајну излаза уске ширине линије. Тренутно, главне примењене методе укључују методу кратке шупљине, методу једносмерне прстенасте шупљине, стандардну методу интрашупљине, методу торзионог клатна, методу запреминске Брагове решетке и методу убризгавања семена.
Слика 7 приказује структуру неколико типичних чврстофазних ласера са једним уздужним режимом.
Слика 7(а) приказује принцип рада селекције једног уздужног мода на основу FP стандарда у шупљини, односно, уски спектар преноса ширине линије стандарда се користи за повећање губитка других уздужних модова, тако да се други уздужни модови филтрирају у процесу конкуренције модова због њихове мале пропустљивости, како би се постигао рад једног уздужног мода. Поред тога, одређени опсег подешавања таласне дужине може се добити контролом угла и температуре FP стандарда и променом интервала уздужног мода. Слика 7(б) и (ц) приказује неравни прстенасти осцилатор (NPRO) и метод торзионе шупљине клатна који се користе за добијање излаза једног уздужног мода. Принцип рада је да се сноп шири у једном правцу у резонатору, ефикасно елиминише неравномерна просторна расподела броја обрнутих честица у шупљини обичног стојећег таласа, и тиме се избегне утицај просторног ефекта сагоревања рупе како би се постигао излаз једног уздужног мода. Принцип селекције модова помоћу Брегове решетке (VBG) је сличан принципу код полупроводничких и влакнастих ласера са уском ширином линије поменутих раније, односно коришћењем VBG као филтерског елемента, на основу његове добре спектралне селективности и угаоне селективности, осцилатор осцилује на одређеној таласној дужини или опсегу како би постигао улогу лонгитудиналне селекције модова, као што је приказано на слици 7(д).
Истовремено, неколико метода за селекцију уздужног режима може се комбиновати према потребама како би се побољшала тачност селекције уздужног режима, додатно сузила ширина линије или повећао интензитет конкуренције режима увођењем нелинеарне фреквентне трансформације и других средстава, и проширила излазна таласна дужина ласера док ради у уској ширини линије, што је тешко учинити заполупроводнички ласеривлакнасти ласери.
(4) Брилуенов ласер
Брилуенов ласер се заснива на ефекту стимулисаног Брилуеновог расејања (SBS) како би се добила технологија ниског нивоа шума и уске ширине линије. Његов принцип је да се кроз интеракцију фотона и унутрашњег акустичног поља произведе одређени фреквентни помак Стокесових фотона, а затим се континуирано појачава унутар пропусног опсега појачања.
Слика 8 приказује дијаграм нивоа SBS конверзије и основну структуру Брилуеновог ласера.
Због ниске фреквенције вибрација акустичног поља, Брилуеново фреквентно померање материјала је обично само 0,1-2 цм-1, тако да са ласером од 1064 нм као пумпајућом светлошћу, генерисана Стокесова таласна дужина је често само око 1064,01 нм, али то такође значи да је његова ефикасност квантне конверзије изузетно висока (до 99,99% у теорији). Поред тога, пошто је ширина линије Брилуеновог појачања медијума обично само реда величине MHZ-ghz (ширина линије Брилуеновог појачања неких чврстих медијума је само око 10 MHz), она је далеко мања од ширине линије појачања радне супстанце ласера реда величине 100 GHz, тако да Стокесово побуђивање у Брилуеновом ласеру може показати очигледан феномен сужавања спектра након вишеструког појачања у резонатору, а ширина његове излазне линије је неколико реда величине ужа од ширине линије пумпања. Тренутно, Брилуенов ласер је постао истраживачка жаришта у области фотонике, и било је много извештаја о Hz и sub-Hz реду изузетно уског излаза ширине линије.
Последњих година, у области су се појавили Брилуенови уређаји са структуром таласоводамикроталасна фотоника, и брзо се развијају у правцу минијатуризације, високе интеграције и веће резолуције. Поред тога, свемирски Брилуенов ласер заснован на новим кристалним материјалима као што је дијамант такође је ушао у видокруг људи у последње две године, његов иновативни пробој у снази структуре таласовода и уском грлу каскадног SBS-а, снага Брилуеновог ласера до магнитуде од 10 W, постављајући темеље за проширење његове примене.
Општа раскрсница
Са континуираним истраживањем најсавременијих знања, ласери уске ширине линије постали су незаобилазан алат у научним истраживањима са својим одличним перформансама, као што је ласерски интерферометар LIGO за детекцију гравитационих таласа, који користи једнофреквентни ласери уске ширине линије.ласерса таласном дужином од 1064 nm као извором семена, а ширина линије семена светлости је унутар 5 kHz. Поред тога, ласери уске ширине са подесивом таласном дужином и без скокова мода такође показују велики потенцијал примене, посебно у кохерентним комуникацијама, које могу савршено да задовоље потребе мултиплексирања таласном поделом (WDM) или мултиплексирања фреквентном поделом (FDM) за подесивост таласне дужине (или фреквенције), и очекује се да ће постати основни уређај следеће генерације технологије мобилне комуникације.
У будућности, иновације ласерских материјала и технологије обраде додатно ће промовисати компресију ширине ласерске линије, побољшање фреквентне стабилности, проширење опсега таласних дужина и побољшање снаге, отварајући пут људском истраживању непознатог света.
Време објаве: 29. новембар 2023.