เทคโนโลยีเลเซอร์ Linewidth แบบแคบ ตอนที่สอง
ในปี 1960 เลเซอร์ทับทิมเครื่องแรกของโลกคือเลเซอร์โซลิดสเตต ซึ่งมีพลังงานเอาต์พุตสูงและครอบคลุมความยาวคลื่นที่กว้างขึ้นโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่เป็นเอกลักษณ์ของเลเซอร์โซลิดสเตตทำให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการออกแบบเอาท์พุตที่มีความกว้างของเส้นแคบปัจจุบันวิธีการหลักที่นำมาใช้ ได้แก่ วิธีช่องสั้น วิธีช่องแหวนทางเดียว วิธีมาตรฐานในโพรง วิธีช่องโหมดลูกตุ้มบิด วิธีตะแกรงปริมาตรแบรกก์ และวิธีการฉีดเมล็ด
รูปที่ 7 แสดงโครงสร้างของเลเซอร์โซลิดสเตตโหมดแนวยาวเดี่ยวทั่วไปหลายตัว
รูปที่ 7(a) แสดงหลักการทำงานของการเลือกโหมดตามยาวเดี่ยวตามมาตรฐาน FP ในช่อง กล่าวคือ สเปกตรัมการส่งผ่านความกว้างของเส้นแคบของมาตรฐานจะใช้เพื่อเพิ่มการสูญเสียของโหมดตามยาวอื่นๆ ดังนั้นโหมดตามยาวอื่นๆ จะถูกกรองออกในกระบวนการแข่งขันในโหมดเนื่องจากมีการส่งผ่านข้อมูลน้อย เพื่อให้สามารถใช้งานโหมดตามยาวเดี่ยวได้นอกจากนี้ สามารถรับช่วงเอาต์พุตการปรับความยาวคลื่นบางช่วงได้โดยการควบคุมมุมและอุณหภูมิของมาตรฐาน FP และการเปลี่ยนช่วงโหมดตามยาวรูปที่.7(b) และ (c) แสดงออสซิลเลเตอร์วงแหวนที่ไม่ใช่ระนาบ (NPRO) และวิธีการช่องโหมดลูกตุ้มบิดที่ใช้เพื่อให้ได้เอาต์พุตโหมดแนวยาวเดียวหลักการทำงานคือการทำให้ลำแสงแพร่กระจายไปในทิศทางเดียวในตัวสะท้อน กำจัดการกระจายเชิงพื้นที่ที่ไม่สม่ำเสมอของจำนวนอนุภาคที่กลับด้านในช่องคลื่นยืนธรรมดาได้อย่างมีประสิทธิภาพ และหลีกเลี่ยงอิทธิพลของเอฟเฟกต์การเผาไหม้ของรูเชิงพื้นที่เพื่อให้บรรลุ เอาต์พุตโหมดยาวเดี่ยวหลักการของการเลือกโหมด Bulk Bragg Grating (VBG) นั้นคล้ายคลึงกับหลักการของการเลือกโหมดของเซมิคอนดักเตอร์และไฟเบอร์เลเซอร์ความกว้างเส้นแคบที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ กล่าวคือ โดยออสซิลเลเตอร์โดยใช้ VBG เป็นองค์ประกอบตัวกรอง โดยขึ้นอยู่กับการเลือกสเปกตรัมที่ดีและการเลือกมุม แกว่งไปที่ความยาวคลื่นหรือแถบเฉพาะเพื่อให้บรรลุบทบาทของการเลือกโหมดตามยาว ดังแสดงในรูปที่ 7(d)
ในเวลาเดียวกัน วิธีการเลือกโหมดตามยาวหลายวิธีสามารถรวมกันได้ตามความต้องการเพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการเลือกโหมดตามยาว ลดความกว้างของเส้นให้แคบลง หรือเพิ่มความเข้มข้นของการแข่งขันโหมดโดยแนะนำการแปลงความถี่แบบไม่เชิงเส้นและวิธีการอื่น และขยายความยาวคลื่นเอาต์พุตของ เลเซอร์ขณะทำงานในแนวเส้นแคบซึ่งทำได้ยากเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และไฟเบอร์เลเซอร์.
(4) เลเซอร์บริลลูอิน
เลเซอร์ Brillouin ขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์การกระเจิงของ Brillouin (SBS) ที่ถูกกระตุ้นเพื่อให้ได้สัญญาณรบกวนต่ำ เทคโนโลยีเอาต์พุตที่มีความกว้างของเส้นแคบ หลักการของมันคือผ่านโฟตอนและปฏิสัมพันธ์ของสนามเสียงภายในเพื่อสร้างการเปลี่ยนความถี่ที่แน่นอนของโฟตอน Stokes และมีการขยายอย่างต่อเนื่องภายใน รับแบนด์วิธ
รูปที่ 8 แสดงแผนภาพระดับของการแปลง SBS และโครงสร้างพื้นฐานของเลเซอร์ Brillouin
เนื่องจากความถี่การสั่นสะเทือนต่ำของสนามเสียง การเปลี่ยนความถี่บริลโลอินของวัสดุมักจะเป็นเพียง 0.1-2 cm-1 ดังนั้นด้วยเลเซอร์ 1,064 นาโนเมตรเป็นแสงปั๊ม ความยาวคลื่นสโตกส์ที่สร้างขึ้นมักจะอยู่ที่ประมาณ 1,064.01 นาโนเมตรเท่านั้น นอกจากนี้ยังหมายความว่าประสิทธิภาพการแปลงควอนตัมนั้นสูงมาก (ในทางทฤษฎีสูงถึง 99.99%)นอกจากนี้ เนื่องจากความกว้างของเส้นเกนของ Brillouin ของตัวกลางมักจะอยู่ในลำดับ MHZ-ghz เท่านั้น (ความกว้างของเส้นเกนของ Brillouin ของสื่อของแข็งบางชนิดอยู่ที่ประมาณ 10 MHz เท่านั้น) จึงน้อยกว่าความกว้างของเส้นเกนของสารทำงานด้วยเลเซอร์มาก ของลำดับที่ 100 GHz ดังนั้น The Stokes ที่ตื่นเต้นในเลเซอร์ Brillouin สามารถแสดงปรากฏการณ์การแคบลงของสเปกตรัมที่ชัดเจนหลังจากมีการขยายหลายครั้งในช่อง และความกว้างของเส้นเอาต์พุตนั้นมีขนาดที่แคบกว่าความกว้างของเส้นปั๊มหลายคำสั่งปัจจุบัน เลเซอร์ Brillouin ได้กลายเป็นจุดสำคัญในการวิจัยในสาขาโฟโตนิกส์ และมีรายงานมากมายเกี่ยวกับลำดับ Hz และ sub-Hz ของเอาต์พุต linewidth ที่แคบมาก
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุปกรณ์ Brillouin ที่มีโครงสร้างท่อนำคลื่นได้เกิดขึ้นในด้านของโฟโตนิกส์ไมโครเวฟและกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วไปในทิศทางของการย่อส่วน การบูรณาการที่สูง และความละเอียดสูงขึ้นนอกจากนี้ เลเซอร์ Brillouin ที่วิ่งในอวกาศซึ่งใช้วัสดุคริสตัลชนิดใหม่ เช่น เพชร ยังได้เข้าสู่สายตาของผู้คนในช่วงสองปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าทางนวัตกรรมด้านพลังของโครงสร้างท่อนำคลื่นและคอขวด SBS แบบเรียงซ้อน ซึ่งเป็นพลังของเลเซอร์ Brillouin ถึงขนาด 10 W ซึ่งเป็นการวางรากฐานสำหรับการขยายการใช้งาน
ทางแยกทั่วไป
ด้วยการสำรวจความรู้ที่ล้ำสมัยอย่างต่อเนื่อง เลเซอร์เส้นตรงแคบจึงกลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม เช่น เลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ LIGO สำหรับการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งใช้เส้นตรงแคบความถี่เดียวเลเซอร์โดยมีความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตรเป็นแหล่งกำเนิดของเมล็ด และความกว้างของเส้นของแสงเมล็ดอยู่ภายใน 5 kHzนอกจากนี้ เลเซอร์ความกว้างแคบที่สามารถปรับความยาวคลื่นได้และไม่มีการข้ามโหมดยังแสดงศักยภาพการใช้งานที่ยอดเยี่ยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสื่อสารที่สอดคล้องกัน ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) หรือมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (FDM) สำหรับความยาวคลื่น (หรือความถี่) ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ) และคาดว่าจะกลายเป็นอุปกรณ์หลักของเทคโนโลยีการสื่อสารเคลื่อนที่รุ่นต่อไป
ในอนาคต นวัตกรรมของวัสดุเลเซอร์และเทคโนโลยีการประมวลผลจะส่งเสริมการบีบอัดความกว้างของเส้นเลเซอร์ การปรับปรุงความเสถียรของความถี่ การขยายช่วงความยาวคลื่น และการปรับปรุงพลังงาน ซึ่งปูทางสำหรับการสำรวจของมนุษย์ในโลกที่ไม่รู้จัก
เวลาโพสต์: 29 พ.ย.-2023