فناوری لیزر پهن خط باریک قسمت دوم

فناوری لیزر پهن خط باریک قسمت دوم

(3)لیزر حالت جامد

در سال 1960، اولین لیزر یاقوتی جهان یک لیزر حالت جامد بود که با انرژی خروجی بالا و پوشش طول موج گسترده‌تر مشخص می‌شد. ساختار فضایی منحصر به فرد لیزر حالت جامد آن را در طراحی خروجی با عرض خط باریک انعطاف پذیرتر می کند. در حال حاضر روش های اصلی اجرا شده شامل روش حفره کوتاه، روش حفره حلقه یک طرفه، روش استاندارد داخل حفره، روش حفره حالت آونگ پیچشی، روش توری براگ حجمی و روش تزریق بذر می باشد.

شکل 7 ساختار چندین لیزر حالت جامد حالت تک طولی معمولی را نشان می دهد.

شکل 7(a) اصل کار انتخاب حالت طولی تک بر اساس استاندارد FP درون حفره ای را نشان می دهد، یعنی از طیف انتقال عرض خط باریک استاندارد برای افزایش تلفات سایر حالت های طولی استفاده می شود، به طوری که سایر حالت های طولی در فرآیند رقابت حالت به دلیل انتقال کوچک آنها فیلتر می شوند تا به عملکرد یک حالت طولی دست یابند. علاوه بر این، با کنترل زاویه و دمای استاندارد FP و تغییر بازه حالت طولی می توان محدوده مشخصی از خروجی تنظیم طول موج را به دست آورد. شکل 7(b) و (c) نوسان ساز حلقه غیرمسطح (NPRO) و روش حفره حالت آونگ پیچشی را نشان می دهد که برای به دست آوردن یک خروجی حالت طولی تک استفاده می شود. اصل کار این است که پرتو را در یک جهت در رزوناتور پخش کنیم، توزیع فضایی ناهموار تعداد ذرات معکوس را در حفره موج ایستاده معمولی حذف کنیم، و در نتیجه از تأثیر اثر سوزاندن سوراخ فضایی برای دستیابی به یک نتیجه جلوگیری کنیم. خروجی حالت تک طولی اصل انتخاب حالت فله گریتینگ براگ (VBG) مشابه لیزرهای نیمه هادی و فیبر با عرض خط باریک است که قبلا ذکر شد، یعنی با استفاده از VBG به عنوان یک عنصر فیلتر، بر اساس انتخاب طیفی خوب و انتخاب زاویه، نوسانگر. همانطور که در شکل 7 (d) نشان داده شده است، در یک طول موج یا باند خاص برای دستیابی به نقش انتخاب حالت طولی نوسان می کند.
در عین حال، چندین روش انتخاب حالت طولی را می توان با توجه به نیازها ترکیب کرد تا دقت انتخاب حالت طولی را بهبود بخشد، عرض خط را بیشتر محدود کند، یا شدت رقابت حالت را با معرفی تبدیل فرکانس غیرخطی و سایر ابزارها افزایش دهد و طول موج خروجی را گسترش دهد. لیزر در حالی که در یک پهنای خط باریک کار می کند، که انجام آن دشوار استلیزر نیمه هادیولیزرهای فیبر.

(4) لیزر بریلوین

لیزر بریلوین بر اساس اثر پراکندگی بریلوین تحریک شده (SBS) برای به دست آوردن فناوری خروجی با نویز کم و پهنای خط باریک است، اصل آن از طریق فوتون و برهمکنش میدان صوتی داخلی برای تولید یک تغییر فرکانس مشخص از فوتون های استوکس است و به طور پیوسته در داخل فوتون ها تقویت می شود. به دست آوردن پهنای باند

شکل 8 نمودار سطح تبدیل SBS و ساختار اصلی لیزر بریلوین را نشان می دهد.

به دلیل فرکانس ارتعاش کم میدان صوتی، جابجایی فرکانس بریلوین ماده معمولاً تنها 0.1-2 cm-1 است، بنابراین با لیزر 1064 نانومتر به عنوان نور پمپ، طول موج استوکس تولید شده اغلب تنها حدود 1064.01 نانومتر است، اما این همچنین به این معنی است که راندمان تبدیل کوانتومی آن بسیار بالا است (تا 99.99٪ در تئوری). علاوه بر این، از آنجایی که پهنای خط بهره بریلوین محیط معمولاً فقط از مرتبه MHZ-ghz است (عرض خط بهره بریلوین در برخی از رسانه های جامد فقط حدود 10 مگاهرتز است)، به مراتب کمتر از پهنای خط بهره ماده کار لیزر است. از مرتبه 100 گیگاهرتز، بنابراین، استوکس برانگیخته شده در لیزر بریلوین می تواند پدیده باریک شدن طیف واضح را پس از تقویت چندگانه در حفره نشان دهد و عرض خط خروجی آن چندین مرتبه باریکتر از عرض خط پمپ است. در حال حاضر، لیزر بریلوین به یک کانون تحقیقاتی در زمینه فوتونیک تبدیل شده است، و گزارش های زیادی در مورد ترتیب هرتز و فرعی هرتز با پهنای خط بسیار باریک خروجی وجود دارد.

در سال های اخیر دستگاه های بریلوئن با ساختار موجبر در زمینهفوتونیک مایکروویوو به سرعت در جهت کوچک سازی، ادغام بالا و وضوح بالاتر در حال توسعه هستند. علاوه بر این، لیزر فضایی بریلوین بر اساس مواد کریستالی جدید مانند الماس نیز در دو سال گذشته وارد چشم انداز مردم شده است، پیشرفت نوآورانه آن در قدرت ساختار موجبر و گلوگاه آبشاری SBS، قدرت لیزر بریلوین. به قدر 10 وات، پایه ای را برای گسترش کاربرد آن ایجاد می کند.
تقاطع عمومی
با کاوش مداوم دانش پیشرفته، لیزرهای با عرض خط باریک با عملکرد عالی خود به ابزاری ضروری در تحقیقات علمی تبدیل شده اند، مانند تداخل سنج لیزری LIGO برای تشخیص امواج گرانشی، که از یک پهنای خط باریک تک فرکانس استفاده می کند.لیزربا طول موج 1064 نانومتر به عنوان منبع بذر، و عرض خط نور دانه در 5 کیلوهرتز است. علاوه بر این، لیزرهای عرض باریک با قابلیت تنظیم طول موج و پرش بدون حالت نیز پتانسیل کاربردی بسیار خوبی را نشان می‌دهند، به ویژه در ارتباطات منسجم، که می‌تواند کاملاً نیازهای چندگانه تقسیم طول موج (WDM) یا مالتی پلکسی تقسیم فرکانس (FDM) برای طول موج (یا فرکانس) را برآورده کند. ) قابلیت تنظیم، و انتظار می رود به دستگاه اصلی نسل بعدی فناوری ارتباطات سیار تبدیل شود.
در آینده، نوآوری مواد لیزری و فناوری پردازش، فشرده‌سازی پهنای خط لیزر، بهبود پایداری فرکانس، گسترش دامنه طول موج و بهبود قدرت را بیشتر ترویج می‌کند و راه را برای اکتشاف انسان در جهان ناشناخته هموار می‌کند.