แนวโน้มการพัฒนาเลเซอร์ที่มีความกว้างเส้นสเปกตรัมแคบ

แนวโน้มการพัฒนาของเลเซอร์เส้นแคบ
วิวัฒนาการของโหมดป้อนกลับเลเซอร์ในเลเซอร์ที่มีความกว้างเส้นสเปกตรัมแคบ คือวิวัฒนาการของโครงสร้างโพรงเรโซแนนซ์เลเซอร์ ต่อไปนี้ เราจะแนะนำการกำหนดค่าต่างๆ ของเทคโนโลยีเลเซอร์ที่มีความกว้างเส้นสเปกตรัมแคบ ตามลำดับวิวัฒนาการของตัวเรโซเนเตอร์เลเซอร์

1. การกำหนดค่าโพรงหลักเดี่ยว เลเซอร์ประเภทนี้สามารถแบ่งออกเป็นโพรงเชิงเส้น (การกำหนดค่าแบบคลาสสิก โครงสร้างที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพ) และโพรงวงแหวน (เพื่อเอาชนะปัญหาการเผาไหม้ของรูในอวกาศและใช้สนามคลื่นเดินทาง) วงแหวนเรโซเนเตอร์แบบไม่ระนาบ (NPRO) ถูกกล่าวถึงเป็นพิเศษในกลุ่มวงแหวนเรโซเนเตอร์ ซึ่งเป็นสนามคลื่นเดินทางชนิดพิเศษที่มีความเสถียรสูงเลเซอร์จากมุมมองของความยาวโพรง สามารถแบ่งออกเป็นโพรงสั้น (ง่ายต่อการสร้าง SLM โหมดตามยาวเดี่ยว แต่มีความกว้างของเส้นสเปกตรัมสูงและมีสัญญาณรบกวนสูง) และโพรงยาว (โดยธรรมชาติแล้วความกว้างของเส้นแคบแต่การนำการทำงานของ SLM ไปใช้จริงนั้นเป็นเรื่องยากทางเทคนิค)

2. การกำหนดค่าการป้อนกลับของโพรงภายนอกเดี่ยว การกำหนดค่านี้ถูกเสนอขึ้นเพื่อแก้ปัญหาเรื่องเวลาปฏิสัมพันธ์ของโฟตอนที่สั้นและความยากลำบากในการกำจัดแสงที่เกิดขึ้นเองในโพรงหลักเดี่ยว โดยการกรองและป้อนกลับโฟตอนผ่านโพรงภายนอกเพื่อบีบอัดความกว้างของเส้นสเปกตรัม โครงสร้างแบบคลาสสิกในยุคแรกๆ ได้แก่ โพรงภายนอกแบบ Littrow และ Littman Metcalf ที่ใช้ตะแกรง การที่การกำหนดค่านี้มีความยากทางเทคนิคอยู่ที่การจับคู่เฟสระหว่างโพรงหลักและโพรงภายนอก
3. โครงสร้างโพรงหลักแบบบูรณาการสองแบบโดยใช้ตะแกรงแบร็ก:

เลเซอร์ DFBการกำหนดค่า: การผสมผสานโครงสร้างแบร็กกับบริเวณแอคทีฟและการแนะนำบริเวณเปลี่ยนเฟส ทำให้มีการบูรณาการ ความเสถียร และการใช้งานจริงที่สูงขึ้น และช่วยปรับปรุงการเลื่อนของความยาวคลื่นของ DBR ความยากทางเทคนิคอยู่ที่กระบวนการสร้างตะแกรง (เช่น วิธีการสร้าง RGF-DFB แบบเอพิแทกเซียรอง และวิธีการกัดผิว SG-DFB ของเซมิคอนดักเตอร์ DFB)
โครงสร้างเลเซอร์ DBR: แทนที่กระจกแบบดั้งเดิมด้วยโครงสร้าง Bragg แบบพาสซีฟเป็นระยะ ซึ่งมีคุณสมบัติในการกรองและง่ายต่อการใช้งาน SLM ที่มีโพรงแสงสั้น โดยสามารถแบ่งตามตัวกลางขยายสัญญาณได้เป็น DBR เซมิคอนดักเตอร์ (ที่มีความเข้ากันได้ดีกับกระบวนการผลิต) และ DBR ไฟเบอร์ (ซึ่งขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการประมวลผลและการเจือสารของไฟเบอร์)

เพื่อลดความกว้างของเส้นสเปกตรัมของโพรงหลักที่มีโพรงสั้น (เช่น DFB/DBR) ให้มากยิ่งขึ้น จะมีการใช้โครงสร้างโพรงภายนอกแบบผสม โครงสร้างโพรงภายนอกได้มีการพัฒนาไปพร้อมกับการพัฒนาของเทคโนโลยี:
โพรงภายนอกอวกาศ: รูปแบบหลักในยุคแรก ได้แก่ ตะแกรง (Littrow/Littman) และตัวกรองแสงแบบต่างๆ (เช่น FP มาตรฐาน)
โพรงภายนอกแบบไฟเบอร์ออปติก: การใช้อุปกรณ์ไฟเบอร์ออปติกทั้งหมด (เช่น วงจรไฟเบอร์ออปติก, FBG, โพรง FP ไฟเบอร์ออปติก ฯลฯ) ทำให้การรวมระบบและความสามารถในการป้องกันการรบกวนมีประสิทธิภาพมากขึ้น
โพรงนำคลื่นภายนอก: กระบวนการผลิตระดับไมโครนาโนโดยใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น Si และ Si3N4 ทำให้ระบบมีขนาดกะทัดรัดและเสถียรยิ่งขึ้น

สุดท้ายนี้ บทความนี้จะนำเสนอการกำหนดค่าของเลเซอร์แบบสั่นด้วยแสงอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นรูปแบบพิเศษของการป้อนกลับ เช่น เทคโนโลยีการรักษาเสถียรภาพความถี่ PDH โดยการใช้การป้อนกลับเชิงลบทางไฟฟ้าเพื่อล็อกความถี่ของเลเซอร์กับแหล่งอ้างอิงที่มีความเสถียรสูง ทำให้สามารถบรรลุความเสถียรของความถี่ที่สูงมากได้ อย่างไรก็ตาม ระบบมีความซับซ้อน มีราคาแพง และความยืดหยุ่นของความยาวคลื่นมีจำกัด