Schmuel Linnbreet Lasertechnologie Deel Zwee
Am Joer 1960 war den éischte Rubinlaser vun der Welt e Festkierperlaser, deen duerch eng héich Ausgangsenergie an eng méi breet Wellelängteofdeckung charakteriséiert war. Déi eenzegaarteg raimlech Struktur vum Festkierperlaser mécht en méi flexibel beim Design vun enger schmueler Linnbreetausgab. Am Moment sinn déi wichtegst implementéiert Methoden d'Kuerzkavitéitsmethod, d'Eenwegs-Ringkavitéitsmethod, d'Intrakavitéitsstandardmethod, d'Torsiouns-Pendelmodus-Kavitéitsmethod, d'Volumen-Bragg-Gittermethod an d'Saatinjektiounsmethod.
Figur 7 weist d'Struktur vu verschiddenen typesche Festkierperlaseren am eenzelnen Längsmodus.
Figur 7(a) weist de Funktionsprinzip vun der Auswiel vun engem eenzege Längsschnëttsmodus baséiert op dem In-Cavity FP Standard, dat heescht, datt de schmuele Linnbreet-Transmissiounsspektrum vum Standard benotzt gëtt fir de Verloscht vun anere Längsschnëttsmodi ze erhéijen, sou datt aner Längsschnëttsmodi am Moduskonkurrenzprozess wéinst hirer gerénger Transmittanz erausgefiltert ginn, fir e Betrib mat engem eenzege Längsschnëttsmodus z'erreechen. Zousätzlech kann e bestëmmte Beräich vun der Wellelängtenofstëmmungsausgang erreecht ginn andeems de Wénkel an d'Temperatur vum FP Standard kontrolléiert ginn an den Längsschnëttsmodusintervall geännert gëtt. FIG. 7(b) an (c) weisen den net-planaren Ringoscillator (NPRO) an d'Torsiounspendelmodus-Kavitéitsmethod, déi benotzt ginn, fir en eenzege Längsschnëttsmodus-Ausgang ze kréien. De Funktionsprinzip ass et, de Stral an enger eenzeger Richtung am Resonator auszebreeden, effektiv déi ongläichméisseg raimlech Verdeelung vun der Zuel vun ëmgedréinte Partikelen an der normaler Stehwellekavitéit ze eliminéieren, an doduerch den Afloss vum raimleche Lachverbrennungseffekt ze vermeiden, fir en eenzege Längsschnëttsmodus-Ausgang z'erreechen. De Prinzip vun der Bulk-Bragg-Gitter- (VBG)-Modusauswiel ass ähnlech wéi dee vun den Hallefleiter- a Faserlaser mat schmueler Linnenbreet, déi virdru scho genannt goufen, dat heescht, andeems VBG als Filterelement benotzt gëtt, baséiert op senger gudder Spektralselektivitéit a Wénkelselektivitéit, oszilléiert den Oszillator mat enger spezifescher Wellelängt oder engem spezifesche Band, fir d'Roll vun der Längsmodusauswiel z'erfëllen, wéi an der Figur 7(d) gewisen.
Gläichzäiteg kënnen e puer Methoden vun der Auswiel vun der Längsmodus no Bedarf kombinéiert ginn, fir d'Genauegkeet vun der Auswiel vun der Längsmodus ze verbesseren, d'Linnebreet weider ze verklengeren oder d'Intensitéit vun der Moduskonkurrenz ze erhéijen, andeems netlinear Frequenztransformatioun an aner Mëttel agefouert ginn, an d'Ausgangswellelängt vum Laser ze vergréisseren, während en an enger schmueler Linnebreet funktionéiert, wat schwéier ze maachen ass fir ...HalbleiterlaseranFaserlaser.
(4) Brillouin-Laser
De Brillouin-Laser baséiert op dem stimuléierte Brillouin-Streuung (SBS)-Effekt, fir eng Technologie mat gerénger Geräischer an enger schmueler Linnebreet ze kréien. Säi Prinzip besteet doran, duerch d'Interaktioun vum Photon an dem internen akustesche Feld eng gewësse Frequenzverschiebung vun de Stokes-Photonen ze produzéieren, déi kontinuéierlech bannent der Verstärkungsbandbreet verstäerkt gëtt.
Figur 8 weist den Niveaudiagramm vun der SBS-Konversioun an d'Basisstruktur vum Brillouin-Laser.
Wéinst der gerénger Schwéngungsfrequenz vum akustesche Feld ass d'Brillouin-Frequenzverschiebung vum Material normalerweis nëmmen 0,1-2 cm-1, sou datt mam 1064 nm Laser als Pompelliicht d'generéiert Stokes-Wellenlängt dacks nëmmen ongeféier 1064,01 nm ass, awer dat bedeit och, datt seng Quantekonversiounseffizienz extrem héich ass (bis zu 99,99% an der Theorie). Zousätzlech, well d'Brillouin-Verstärkungslinnbreet vum Medium normalerweis nëmmen an der Gréisstenuerdnung vu MHZ-ghz ass (d'Brillouin-Verstärkungslinnbreet vu verschiddene feste Medien ass nëmmen ongeféier 10 MHz), ass se wäit manner wéi d'Verstärkungslinnbreet vun der Laser-Aarbechtssubstanz an der Gréisstenuerdnung vun 100 GHz, sou datt de Stokes, deen am Brillouin-Laser ugereegt gëtt, e kloert Spektrumverengungsphenomeen no multipler Verstärkung an der Kavitéit kann opweisen, a seng Ausgangslinnbreet ass e puer Gréisstenuerdnungen méi schmuel wéi d'Pompellinnbreet. Aktuell ass de Brillouin-Laser zu engem Fuerschungshotspot am Beräich vun der Photonik ginn, an et gouf vill Berichter iwwer d'Hz- an SubHz-Uerdnung vun extrem schmueler Linnebreet-Ausgab.
An de leschte Joren sinn Brillouin-Apparater mat Wellenleiterstruktur am Beräich vun ... opgedaucht.Mikrowellenphotonik, an entwéckele sech séier a Richtung Miniaturiséierung, héijer Integratioun a méi héijer Opléisung. Zousätzlech ass de Weltraumlafende Brillouin-Laser, deen op neie Kristallmaterialien wéi Diamant baséiert, an de leschten zwee Joer och an d'Visioun vun de Leit komm, säin innovativen Duerchbroch an der Kraaft vun der Wellenleiterstruktur an dem Kaskade-SBS-Engpässe, d'Kraaft vum Brillouin-Laser op eng Magnitude vun 10 W, an huet d'Grondlag fir d'Erweiderung vu senger Uwendung geluecht.
Allgemeng Kräizung
Mat der kontinuéierlecher Exploratioun vum spéideren Wëssen sinn d'Lasere mat schmueler Linnenbreet zu engem onverzichtbaren Instrument an der wëssenschaftlecher Fuerschung mat hirer exzellenter Leeschtung ginn, wéi zum Beispill den Laserinterferometer LIGO fir d'Detektioun vu Gravitatiounswellen, deen eng eenzegfrequent schmuel Linnenbreet benotzt.Lasermat enger Wellelängt vun 1064 nm als Seedquell, an d'Linnebreet vum Seedliicht läit bannent 5 kHz. Zousätzlech weisen schmuelbreet Laser mat Wellelängtenofstëmmen an ouni Modussprung och e grousst Uwendungspotenzial, besonnesch a kohärenter Kommunikatioun, déi perfekt d'Bedierfnesser vum Wellelängtendivisiounsmultiplexing (WDM) oder Frequenzdivisiounsmultiplexing (FDM) fir Wellelängten- (oder Frequenz-) Ofstëmmen erfëllen kënnen, an et gëtt erwaart, datt se den Haaptapparat vun der nächster Generatioun vun der mobiler Kommunikatiounstechnologie ginn.
An Zukunft wäert d'Innovatioun vu Lasermaterialien a Veraarbechtungstechnologie d'Kompressioun vun der Laserlinnebreet, d'Verbesserung vun der Frequenzstabilitéit, d'Erweiderung vum Wellelängteberäich an d'Verbesserung vun der Leeschtung weider fërderen, wat de Wee fir d'mënschlech Exploratioun vun der onbekannter Welt fräimaacht.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 29. November 2023