مسیر فنی اصلی لیزرهای با پهنای خط باریک قابل تنظیم

مسیر فنی اصلیلیزرهای با پهنای خط باریک قابل تنظیم

مسیرهای فنی اصلی قابل تنظیملیزرهای با پهنای خط باریکبا حفره‌های بیرونی نیمه‌هادی

لیزرهای با پهنای خط باریک قابل تنظیم، پایه و اساس کاربردهای گسترده در زمینه‌هایی مانند فیزیک اتمی، طیف‌سنجی، اطلاعات کوانتومی، ارتباطات همدوس، سنجش از دور و اندازه‌گیری دقیق هستند. در این زمینه‌ها، لیزرهای ساده‌تر، ارزان‌تر، با پهنای خط باریک‌تر و برد تنظیم وسیع‌تر، همچنان به پیشبرد کاربردهای جدید این فناوری ادامه خواهند داد.

در طول ۵۰ سال گذشته، تاریخچه‌یمنبع نور قابل تنظیملیزر TLS تا حد زیادی منعکس کننده توسعه فناوری لیزر بوده است. لیزرهای رنگی اولیه با لیزرهای دیود حفره خارجی (ECDL) جایگزین شده‌اند، در حالی که سیستم‌های پرقدرت تحت سلطه لیزرهای حالت جامد قابل تنظیم (مانند لیزرهای تیتانیوم-یاقوت کبود) یا لیزرهای Nd:YAG تبدیل فرکانسی با استفاده از نوسانگرهای پارامتری نوری (OPO) هستند. لیزرهای دیودی بدون حفره‌های بیرونی پایدار، بازار کم‌هزینه و کم‌عملکرد را با لیزرهای DFB تجاری و دیودهای DBR، با پهنای خط باریک تا 500 کیلوهرتز، پر کرده‌اند. اخیراً، لیزرهای فیبری و لیزرهای فیبری با فرکانس متغیر، جایگزین بسیاری از سیستم‌های حالت جامد با طرح‌های مختلف شده‌اند که قدرت بالاتر و قابلیت تنظیم بیشتر یا پهنای خط باریک‌تر را ارائه می‌دهند. امروزه، ظهور شانه‌های فرکانسی، امکان دستیابی به لیزرهای تثبیت‌شده فرکانسی را در هر طول موجی با حفظ پایداری و دقت عالی فراهم می‌کند. با این حال، با وجود این، حفره خارجیلیزر نیمه هادیبه دلیل سادگی، چندمنظوره بودن، عملکرد قابل قبول و هزینه بسیار پایین، هنوز هم جایگاه خود را به عنوان یک منبع نور رایج در بسیاری از آزمایشگاه‌ها حفظ کرده است.

در حال حاضر، لیزرهای با پهنای خط باریک قابل تنظیم با نیمه‌هادی‌های حفره خارجی به طور گسترده در موارد زیر کاربرد دارند:

خنک‌سازی و جذب لیزر

چگالش بوز-اینشتین

اپتیک کوانتومی: نور فشرده

نور الکترومغناطیسی شفاف و کند

استانداردهای زمان و فرکانس

طیف‌سنجی لیزری

لیزرهای با پهنای خط باریک قابل تنظیم معمولاً از یک کنترل‌کننده، یک دیود لیزر و یک ماژول انتخاب فرکانس تشکیل شده‌اند. به عنوان مثال، توری‌های مورد استفاده برای انتخاب و تنظیم فرکانس لیزر، یا فیلترهای مبتنی بر ساختار چشم گربه و غیره. ویژگی‌های مهم لیزرهای با پهنای خط باریک قابل تنظیم با نیمه‌هادی‌های حفره خارجی شامل پهنای خط لیزر باریک، رانش فرکانس پایین و محدوده تنظیم وسیع و غیره است. و این ویژگی‌های برجسته به یک مدار درایو لیزر بسیار عالی، پایداری مکانیکی کلی لیزر و اصل انتخاب فرکانس بستگی دارد. برای دستیابی به پایداری فرکانس بالاتر لیزر، می‌توان انواع مختلفی از ماژول‌های قفل فرکانس لیزر را اضافه کرد. به عنوان مثال، با استفاده از فناوری تثبیت فرکانس PDH برای قفل کردن طول موج لیزر روی حفره فوق‌العاده پایدار نوری، می‌توان پهنای خط لیزر را تا سطح 1 هرتز باریک کرد و پایداری فرکانس می‌تواند به کمتر از 3×10-15 در 1 ثانیه برسد.