فناوری لیزر با پهنای خط باریک - بخش دوم
در سال ۱۹۶۰، اولین لیزر یاقوت جهان، یک لیزر حالت جامد بود که با انرژی خروجی بالا و پوشش طول موج وسیع‌تر مشخص می‌شد. ساختار فضایی منحصر به فرد لیزر حالت جامد، آن را در طراحی خروجی با پهنای خط باریک انعطاف‌پذیرتر می‌کند. در حال حاضر، روش‌های اصلی پیاده‌سازی شده شامل روش حفره کوتاه، روش حفره حلقه‌ای یک طرفه، روش استاندارد درون حفره‌ای، روش حفره حالت پاندول پیچشی، روش توری براگ حجمی و روش تزریق دانه است.
شکل 7 ساختار چندین لیزر حالت جامد تک مد طولی معمولی را نشان می‌دهد.
شکل 7 (الف) اصل کار انتخاب مد طولی واحد بر اساس استاندارد FP درون کاواک را نشان می‌دهد، یعنی طیف انتقال پهنای خط باریک استاندارد برای افزایش تلفات سایر مدهای طولی استفاده می‌شود، به طوری که سایر مدهای طولی به دلیل عبور کمشان در فرآیند رقابت مد فیلتر می‌شوند تا به عملکرد مد طولی واحد دست یابیم. علاوه بر این، می‌توان با کنترل زاویه و دمای استاندارد FP و تغییر بازه مد طولی، محدوده خاصی از خروجی تنظیم طول موج را به دست آورد. شکل 7 (ب) و (ج) نوسانگر حلقه‌ای غیرمسطح (NPRO) و روش حفره مد پاندول پیچشی مورد استفاده برای به دست آوردن خروجی مد طولی واحد را نشان می‌دهند. اصل کار این است که پرتو در یک جهت واحد در تشدیدگر منتشر شود، توزیع فضایی ناهموار تعداد ذرات معکوس در کاواک موج ایستاده معمولی به طور موثر از بین برود و بنابراین از تأثیر اثر سوختن حفره فضایی برای دستیابی به خروجی مد طولی واحد جلوگیری شود. اصل انتخاب حالت توری براگ حجمی (VBG) مشابه لیزرهای نیمه‌هادی و فیبری با پهنای خط باریک است که قبلاً به آن اشاره شد، یعنی با استفاده از VBG به عنوان یک عنصر فیلتر، بر اساس گزینش‌پذیری طیفی خوب و گزینش‌پذیری زاویه‌ای آن، نوسانگر در یک طول موج یا باند خاص نوسان می‌کند تا نقش انتخاب حالت طولی را ایفا کند، همانطور که در شکل 7 (d) نشان داده شده است.
در عین حال، می‌توان چندین روش انتخاب حالت طولی را بر اساس نیاز ترکیب کرد تا دقت انتخاب حالت طولی بهبود یابد، پهنای خط بیشتر باریک شود، یا شدت رقابت حالت با معرفی تبدیل فرکانس غیرخطی و سایر روش‌ها افزایش یابد، و طول موج خروجی لیزر در حین کار در یک پهنای خط باریک گسترش یابد، که انجام آن برای ... دشوار است.لیزر نیمه هادیولیزرهای فیبری.
(4) لیزر بریلوئن
لیزر بریلوئن بر اساس اثر پراکندگی بریلوئن القایی (SBS) برای دستیابی به فناوری خروجی با نویز کم و پهنای خط باریک عمل می‌کند. اصل آن از طریق برهمکنش فوتون و میدان آکوستیک داخلی برای تولید یک تغییر فرکانس خاص از فوتون‌های استوکس است و به طور مداوم در پهنای باند بهره تقویت می‌شود.
شکل 8 نمودار سطح تبدیل SBS و ساختار اساسی لیزر بریلوئن را نشان می‌دهد.
با توجه به فرکانس ارتعاش پایین میدان آکوستیک، تغییر فرکانس بریلوئن ماده معمولاً فقط 0.1-2 cm-1 است، بنابراین با لیزر 1064 نانومتر به عنوان نور پمپ، طول موج استوکس تولید شده اغلب فقط حدود 1064.01 نانومتر است، اما این همچنین به این معنی است که راندمان تبدیل کوانتومی آن بسیار بالا است (در تئوری تا 99.99٪). علاوه بر این، از آنجا که پهنای خط بهره بریلوئن محیط معمولاً فقط در حد مگاهرتز-گیگاهرتز است (پهنای خط بهره بریلوئن برخی از محیط‌های جامد فقط حدود 10 مگاهرتز است)، بسیار کمتر از پهنای خط بهره ماده کاری لیزر در حدود 100 گیگاهرتز است، بنابراین، لیزر بریلوئن برانگیخته شده توسط استوکس می‌تواند پدیده باریک شدن طیف آشکاری را پس از تقویت چندگانه در حفره نشان دهد و پهنای خط خروجی آن چندین مرتبه باریک‌تر از پهنای خط پمپ است. در حال حاضر، لیزر بریلوئن به یک کانون تحقیقاتی در حوزه فوتونیک تبدیل شده است و گزارش‌های زیادی در مورد خروجی با پهنای خط بسیار باریک در مرتبه هرتز و زیر هرتز وجود دارد.
در سال‌های اخیر، دستگاه‌های بریلوئن با ساختار موجبر در زمینه... ظهور کرده‌اند.فوتونیک مایکروویوو به سرعت در جهت کوچک‌سازی، ادغام بالا و وضوح بالاتر در حال توسعه هستند. علاوه بر این، لیزر بریلوئن فضایی مبتنی بر مواد کریستالی جدید مانند الماس نیز در دو سال گذشته وارد دیدگاه مردم شده است، پیشرفت نوآورانه آن در قدرت ساختار موجبر و تنگنای SBS آبشاری، قدرت لیزر بریلوئن را به قدر 10 وات رسانده و پایه و اساس گسترش کاربرد آن را بنا نهاده است.
محل اتصال عمومی
با کاوش مداوم در دانش پیشرفته، لیزرهای با پهنای خط باریک با عملکرد عالی خود به ابزاری ضروری در تحقیقات علمی تبدیل شده‌اند، مانند تداخل‌سنج لیزری LIGO برای تشخیص امواج گرانشی که از یک پهنای خط باریک تک فرکانسی استفاده می‌کند.لیزربا طول موج 1064 نانومتر به عنوان منبع بذر، و پهنای خط نور بذر در محدوده 5 کیلوهرتز است. علاوه بر این، لیزرهای با پهنای باریک با طول موج قابل تنظیم و بدون پرش مد نیز پتانسیل کاربرد زیادی را نشان می‌دهند، به خصوص در ارتباطات منسجم، که می‌توانند نیازهای مالتی‌پلکس تقسیم طول موج (WDM) یا مالتی‌پلکس تقسیم فرکانس (FDM) را برای قابلیت تنظیم طول موج (یا فرکانس) کاملاً برآورده کنند و انتظار می‌رود به دستگاه اصلی نسل بعدی فناوری ارتباطات سیار تبدیل شوند.
در آینده، نوآوری در مواد لیزری و فناوری پردازش، فشرده‌سازی پهنای خط لیزر، بهبود پایداری فرکانس، گسترش دامنه طول موج و بهبود توان را بیشتر ارتقا خواهد داد و راه را برای اکتشافات انسان در جهان ناشناخته هموار خواهد کرد.
زمان ارسال: ۲۹ نوامبر ۲۰۲۳