การพัฒนาและสถานะการตลาดของเลเซอร์แบบปรับได้ (ตอนที่ 2)
หลักการทำงานของเลเซอร์ที่ปรับได้
มีหลักการประมาณสามประการในการบรรลุการปรับความยาวคลื่นเลเซอร์ที่สุดเลเซอร์ที่ปรับได้ใช้สารทำงานที่มีเส้นฟลูออเรสเซนต์กว้างตัวสะท้อนที่ประกอบเป็นเลเซอร์จะมีการสูญเสียต่ำมากเฉพาะในช่วงความยาวคลื่นที่แคบมากเท่านั้นดังนั้น ประการแรกคือการเปลี่ยนความยาวคลื่นของเลเซอร์โดยการเปลี่ยนความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับพื้นที่การสูญเสียต่ำของเครื่องสะท้อนด้วยองค์ประกอบบางอย่าง (เช่น ตะแกรง)ประการที่สองคือการเปลี่ยนระดับพลังงานของการเปลี่ยนผ่านของเลเซอร์โดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ภายนอกบางอย่าง (เช่น สนามแม่เหล็ก อุณหภูมิ ฯลฯ)ประการที่สามคือการใช้เอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงและการปรับความยาวคลื่น (ดูทัศนศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น การกระเจิงของรามันที่ถูกกระตุ้น การเพิ่มความถี่แสงเป็นสองเท่า การสั่นของพารามิเตอร์ทางแสง)เลเซอร์ทั่วไปที่อยู่ในโหมดการปรับแต่งค่าแรก ได้แก่ เลเซอร์สี เลเซอร์ไครโซเบริล เลเซอร์กลางสี เลเซอร์แก๊สแรงดันสูงที่ปรับได้ และเลเซอร์เอ็กไซเมอร์ที่ปรับได้
เลเซอร์แบบปรับได้จากมุมมองของเทคโนโลยีการรับรู้แบ่งออกเป็นส่วนใหญ่: เทคโนโลยีการควบคุมในปัจจุบัน เทคโนโลยีการควบคุมอุณหภูมิ และเทคโนโลยีการควบคุมทางกล
ในหมู่พวกเขาเทคโนโลยีการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์คือการบรรลุการปรับความยาวคลื่นโดยการเปลี่ยนกระแสการฉีดด้วยความเร็วการปรับระดับ NS แบนด์วิธการปรับจูนที่กว้าง แต่มีกำลังเอาต์พุตน้อย โดยใช้เทคโนโลยีการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่เป็น SG-DBR (sampling grating DBR) และ เลเซอร์ GCSR (การสะท้อนการสุ่มตัวอย่างย้อนกลับแบบตะแกรงเสริม)เทคโนโลยีควบคุมอุณหภูมิจะเปลี่ยนความยาวคลื่นเอาต์พุตของเลเซอร์โดยการเปลี่ยนดัชนีการหักเหของพื้นที่ทำงานของเลเซอร์เทคโนโลยีนี้เรียบง่าย แต่ช้า และสามารถปรับได้ด้วยความกว้างของแถบแคบเพียงไม่กี่นาโนเมตรสิ่งสำคัญที่ใช้เทคโนโลยีควบคุมอุณหภูมิคือเดเอฟเบ เลเซอร์(ผลตอบรับแบบกระจาย) และเลเซอร์ DBR (การสะท้อนแบบกระจายแบรกก์)การควบคุมทางกลนั้นใช้เทคโนโลยี MEMS (ระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก) เป็นหลักเพื่อให้การเลือกความยาวคลื่นสมบูรณ์ พร้อมแบนด์วิธที่ปรับได้ขนาดใหญ่และมีกำลังขับสูงโครงสร้างหลักที่ใช้เทคโนโลยีการควบคุมเชิงกล ได้แก่ DFB (การป้อนกลับแบบกระจาย), ECL (เลเซอร์ช่องภายนอก) และ VCSEL (เลเซอร์เปล่งแสงพื้นผิวช่องแนวตั้ง)ต่อไปนี้จะอธิบายได้จากหลักการของเลเซอร์แบบปรับได้ในด้านต่างๆ เหล่านี้
การประยุกต์ใช้การสื่อสารด้วยแสง
เลเซอร์แบบปรับได้เป็นอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญในระบบมัลติเพล็กซ์การแบ่งความยาวคลื่นหนาแน่นรุ่นใหม่และการแลกเปลี่ยนโฟตอนในเครือข่ายออปติคัลทั้งหมดการประยุกต์ใช้งานช่วยเพิ่มขีดความสามารถ ความยืดหยุ่น และความสามารถในการปรับขนาดของระบบส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้อย่างมาก และทำให้เกิดการปรับจูนอย่างต่อเนื่องหรือกึ่งต่อเนื่องในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง
บริษัทและสถาบันการวิจัยทั่วโลกกำลังส่งเสริมการวิจัยและพัฒนาเลเซอร์แบบปรับได้อย่างแข็งขัน และมีความก้าวหน้าใหม่ๆ ในสาขานี้อย่างต่อเนื่องประสิทธิภาพของเลเซอร์แบบปรับได้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และต้นทุนก็ลดลงอย่างต่อเนื่องในปัจจุบัน เลเซอร์แบบปรับได้ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: เลเซอร์แบบปรับได้แบบเซมิคอนดักเตอร์ และเลเซอร์แบบไฟเบอร์แบบปรับได้
เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่สำคัญในระบบการสื่อสารด้วยแสง ซึ่งมีลักษณะขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ประสิทธิภาพการแปลงสูง ประหยัดพลังงาน ฯลฯ และง่ายต่อการบรรลุการรวมออปโตอิเล็กทรอนิกส์แบบชิปตัวเดียวกับอุปกรณ์อื่น ๆสามารถแบ่งออกเป็นเลเซอร์ป้อนกลับแบบกระจายแบบปรับได้, เลเซอร์กระจก Bragg แบบกระจาย, เลเซอร์เปล่งแสงพื้นผิวช่องแนวตั้งของระบบไมโครมอเตอร์ และเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ช่องภายนอก
การพัฒนาไฟเบอร์เลเซอร์แบบปรับได้เป็นตัวกลางเกนและการพัฒนาไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เป็นแหล่งปั๊มได้ส่งเสริมการพัฒนาไฟเบอร์เลเซอร์อย่างมากเลเซอร์ที่ปรับแต่งได้นั้นขึ้นอยู่กับแบนด์วิธที่ได้รับ 80 นาโนเมตรของไฟเบอร์เจือ และองค์ประกอบตัวกรองจะถูกเพิ่มเข้าไปในลูปเพื่อควบคุมความยาวคลื่นของการเลเซอร์และตระหนักถึงการปรับความยาวคลื่น
การพัฒนาเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้นั้นมีบทบาทมากในโลก และความก้าวหน้าก็เร็วมากเช่นกันเนื่องจากเลเซอร์แบบปรับได้จะค่อยๆ เข้าใกล้เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นคงที่ในแง่ของต้นทุนและประสิทธิภาพ พวกมันจะถูกนำไปใช้ในระบบการสื่อสารมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และมีบทบาทสำคัญในเครือข่ายออปติคัลทั้งหมดในอนาคต
โอกาสในการพัฒนา
เลเซอร์ที่ปรับได้มีหลายประเภท ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะได้รับการพัฒนาโดยการแนะนำกลไกการปรับความยาวคลื่นเพิ่มเติมโดยใช้เลเซอร์ความยาวคลื่นเดี่ยวต่างๆ และมีการจัดหาสินค้าโภคภัณฑ์บางอย่างสู่ตลาดในระดับสากลนอกเหนือจากการพัฒนาเลเซอร์แบบปรับแสงได้อย่างต่อเนื่องแล้ว ยังมีการรายงานเลเซอร์แบบปรับค่าได้พร้อมฟังก์ชันอื่นๆ ในตัว เช่น เลเซอร์แบบปรับค่าได้ซึ่งรวมเข้ากับชิป VCSEL ตัวเดียวและตัวปรับการดูดกลืนแสงไฟฟ้า และเลเซอร์ที่รวมเข้ากับตัวสะท้อนแสง Bragg แบบตะแกรงตัวอย่าง และแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเซมิคอนดักเตอร์และโมดูเลเตอร์การดูดกลืนแสงไฟฟ้า
เนื่องจากมีการใช้เลเซอร์ที่ปรับความยาวคลื่นได้อย่างกว้างขวาง เลเซอร์ที่ปรับค่าได้ของโครงสร้างต่างๆ จึงสามารถนำไปใช้กับระบบที่แตกต่างกันได้ และแต่ละระบบก็มีข้อดีและข้อเสียเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบคาวิตี้ภายนอกสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ปรับค่าได้ในย่านความถี่กว้างในเครื่องมือทดสอบความแม่นยำ เนื่องจากมีกำลังเอาต์พุตสูงและความยาวคลื่นที่ปรับได้อย่างต่อเนื่องจากมุมมองของการรวมโฟตอนและพบกับเครือข่ายออปติคัลทั้งหมดในอนาคต DBR ตะแกรงตัวอย่าง โครงสร้างเสริม DBR ตะแกรง และเลเซอร์ที่ปรับได้ที่รวมกับโมดูเลเตอร์และแอมพลิฟายเออร์อาจเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ปรับค่าได้สำหรับ Z
เลเซอร์แบบปรับตะแกรงไฟเบอร์ที่มีช่องภายนอกยังเป็นแหล่งกำเนิดแสงประเภทหนึ่งซึ่งมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ความกว้างของเส้นแคบ และการต่อไฟเบอร์ที่ง่ายดายหากโมดูเลเตอร์ EA สามารถรวมเข้ากับคาวิตี้ได้ ก็สามารถใช้เป็นแหล่งโซลิตอนออปติคัลแบบปรับความเร็วสูงได้นอกจากนี้ เลเซอร์ไฟเบอร์แบบปรับได้ซึ่งใช้ไฟเบอร์เลเซอร์นั้นมีความก้าวหน้าอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคาดว่าประสิทธิภาพของเลเซอร์ที่ปรับได้ในแหล่งกำเนิดแสงการสื่อสารด้วยแสงจะได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น และส่วนแบ่งการตลาดจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น โดยมีแนวโน้มการใช้งานที่สดใสมาก
เวลาโพสต์: 31 ต.ค.-2023