Тар сызықтық лазерлер

Кейбір лазерлік қолданбалар лазердің өте тар сызық енін, яғни тар спектрді қажет етеді. Тар сызықты лазерлер бір жиілікті лазерлерге жатады, яғни лазерлік мәнде резонанстық қуыс режимі бар және фазалық шу өте төмен, сондықтан спектрлік тазалық өте жоғары. Әдетте мұндай лазерлер өте төмен қарқынды шуға ие.

Тар желілік лазерлердің ең маңызды түрлері мыналар:

1. Жартылай өткізгішті лазерлер, таратылған кері байланыс лазерлік диодтары (DFB лазерлері) және таратылған Bragg шағылыстыру лазерлері (DBR лазерлері) 1500 немесе 1000 нм аймағында жиі қолданылады. Типтік жұмыс параметрлері ондаған милливатт (кейде 100 милливатттан астам) шығыс қуаты және бірнеше МГц желі ені болып табылады.

2. Жартылай өткізгішті лазерлермен, мысалы, тар жолақты талшықты Bragg торы бар резонаторды кеңейту немесе сыртқы қуысты диодты лазерді пайдалану арқылы неғұрлым тар сызық ендерін алуға болады. Бұл әдісті пайдалану арқылы бірнеше кГц немесе тіпті 1 кГц-тен аз ультра тар желі еніне қол жеткізуге болады.

3. Кішігірім таратылған кері байланыс талшықты лазерлері (арнайы талшықты Брэгг торларынан жасалған резонаторлар) кГц диапазонында сызық ені бар ондаған милливатт шығыс қуаттарын жасай алады.

4. Жазық емес сақиналы резонаторлары бар диодпен айдалатын қатты денелі денелі лазерлер де бірнеше кГц желі енін ала алады, ал шығыс қуаты 1 Вт деңгейінде салыстырмалы түрде жоғары. Әдеттегі толқын ұзындығы 1064 нм болса да, 1300 немесе 1500 нм сияқты толқын ұзындығының басқа аймақтары да мүмкін.

Лазерлердің тар сызығының еніне әсер ететін негізгі факторлар

Өте тар радиациялық өткізу жолағы (сызық ені) бар лазерге қол жеткізу үшін лазерлік дизайнда келесі факторларды ескеру қажет:

Біріншіден, бір жиілікте жұмыс істеуге қол жеткізу керек. Бұған шағын күшейту жолағы мен қысқа лазер қуысы бар күшейту ортасын пайдалану арқылы оңай қол жеткізіледі (нәтижесінде үлкен бос спектрлік диапазон). Мақсат режимді секірусіз ұзақ мерзімді тұрақты бір жиілікті жұмыс болуы керек.

Екіншіден, сыртқы шудың әсерін барынша азайту керек. Бұл тұрақты резонаторды орнатуды (монохромды) немесе механикалық тербелістерден арнайы қорғауды қажет етеді. Электрлік айдалатын лазерлерде шуы аз ток немесе кернеу көздерін пайдалану қажет, ал оптикалық айдалатын лазерлерде сорғы жарық көзі ретінде төмен қарқынды шу болуы керек. Сонымен қатар, барлық кері байланыс жарық толқындарынан аулақ болу керек, мысалы, Фарадей изоляторларын пайдалану арқылы. Теориялық тұрғыдан, сыртқы шу ішкі шуға қарағанда аз әсер етеді, мысалы, күшейту ортасындағы өздігінен шығу. Бұған шу жиілігі жоғары болған кезде қол жеткізу оңай, бірақ шу жиілігі төмен болған кезде желінің еніне әсері өте маңызды.

Үшіншіден, лазерлік шуды, әсіресе фазалық шуды азайту үшін лазер дизайнын оңтайландыру қажет. Жоғары қуыс ішілік қуат пен ұзын резонаторларға артықшылық беріледі, бірақ бұл жағдайда тұрақты бір жиілікті жұмыс істеу қиынырақ.

Жүйені оңтайландыру әртүрлі шу көздерінің маңыздылығын түсінуді талап етеді, өйткені басым шу көзіне байланысты әртүрлі өлшемдер қажет. Мысалы, Шовлоу-Таунс теңдеуіне сәйкес кішірейтілген сызық ені, егер нақты сызық ені механикалық шумен анықталса, нақты сызық енін міндетті түрде азайтпайды.

Шу сипаттамалары және өнімділік сипаттамалары.

Тар желілік лазерлердің шу сипаттамалары да, өнімділік көрсеткіштері де маңызды емес мәселелер болып табылады. Linewidth жазбасында әртүрлі өлшеу әдістері талқыланады, әсіресе бірнеше кГц немесе одан аз сызық ендері талап етіледі. Сонымен қатар, тек сызық енінің мәнін ескере отырып, барлық шу сипаттамаларын бере алмайды; шудың толық фазалық спектрін, сондай-ақ шудың салыстырмалы қарқындылығы туралы ақпаратты беру қажет. Сызықтың енінің мәнін кем дегенде өлшеу уақытымен немесе жиіліктің ұзақ мерзімді ауытқуын ескеретін басқа ақпаратпен біріктіру қажет.

Әрине, әртүрлі қолданбалардың әртүрлі талаптары бар және әртүрлі нақты жағдайларда шу өнімділігі индексінің қандай деңгейін ескеру қажет.

Тар сызықты лазерлерді қолдану

1. Өте маңызды қолданба қысым немесе температура талшықты-оптикалық сенсорлар, әртүрлі интерферометрлерді анықтау, газды анықтау және қадағалау үшін әртүрлі сіңіру LIDAR пайдалану және жел жылдамдығын өлшеу үшін Doppler LIDAR пайдалану сияқты сезімталдық саласында. Кейбір талшықты-оптикалық сенсорлар бірнеше кГц лазер желісінің енін қажет етеді, ал LIDAT өлшемдерінде 100 кГц желі ені жеткілікті.

2. Оптикалық жиілікті өлшеулер өте тар көз сызығының ендерін қажет етеді, оларға жету үшін тұрақтандыру әдістері қажет.

3. Оптикалық талшықты байланыс жүйелерінің желі еніне салыстырмалы түрде бос талаптары бар және олар негізінен таратқыштар үшін немесе анықтау немесе өлшеу үшін қолданылады.