เส้นทางทางเทคนิคหลักของเลเซอร์ที่ปรับได้และมีแถบความกว้างแคบ

เส้นทางเทคนิคหลักของเลเซอร์ปรับความถี่ได้ที่มีความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบ

เส้นทางทางเทคนิคหลักของการปรับแต่งเลเซอร์ที่มีความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบด้วยโพรงภายนอกของสารกึ่งตัวนำ

เลเซอร์ที่ปรับความถี่ได้และมีช่วงความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบ เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้งานที่หลากหลายในสาขาต่างๆ เช่น ฟิสิกส์อะตอม สเปกโทรสโกปี ข้อมูลควอนตัม การสื่อสารแบบโคherent การสำรวจระยะไกล และการวัดที่แม่นยำ ในสาขาเหล่านี้ เลเซอร์ที่เรียบง่ายกว่า ราคาถูกกว่า มีช่วงความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบกว่า และมีช่วงการปรับความถี่ที่กว้างขึ้น จะยังคงเป็นแรงผลักดันให้เกิดการใช้งานใหม่ๆ ของเทคโนโลยีนี้ต่อไป

ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา ประวัติศาสตร์ของแหล่งกำเนิดแสงที่ปรับได้TLS Laser สะท้อนให้เห็นถึงการพัฒนาของเทคโนโลยีเลเซอร์อย่างมาก เลเซอร์ย้อมสีรุ่นแรกๆ ถูกแทนที่ด้วยเลเซอร์ไดโอดแบบโพรงภายนอก (ECDL) ในขณะที่ระบบกำลังสูงนั้นถูกครอบงำโดยเลเซอร์โซลิดสเตทที่ปรับความถี่ได้ (เช่น เลเซอร์ไทเทเนียม-แซฟไฟร์) หรือเลเซอร์ Nd:YAG ที่แปลงความถี่โดยใช้ตัวกำเนิดพารามิเตอร์เชิงแสง (OPO) เลเซอร์ไดโอดที่ไม่มีโพรงภายนอกที่เสถียรได้เข้ามาเติมเต็มตลาดเลเซอร์ราคาประหยัดและประสิทธิภาพต่ำด้วยเลเซอร์ DFB และไดโอด DBR เชิงพาณิชย์ ซึ่งมีความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบถึง 500kHz เมื่อไม่นานมานี้ เลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์ไฟเบอร์แบบปรับความถี่ได้เริ่มเข้ามาแทนที่ระบบโซลิดสเตทหลายระบบด้วยการออกแบบที่แตกต่างกัน โดยให้กำลังที่สูงขึ้นและความสามารถในการปรับความถี่ที่มากขึ้น หรือความกว้างของเส้นสเปกตรัมที่แคบลง ปัจจุบัน การเกิดขึ้นของหวีความถี่ทำให้สามารถสร้างเลเซอร์ที่มีความถี่คงที่ได้ที่ความยาวคลื่นใดๆ ในขณะที่ยังคงรักษาเสถียรภาพและความแม่นยำที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม แม้จะมีสิ่งนี้ โพรงภายนอกก็ยังคงมีอยู่เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ยังคงรักษาสถานะเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการหลายแห่ง เนื่องจากความเรียบง่าย ฟังก์ชันการใช้งานที่หลากหลาย ประสิทธิภาพที่น่าเชื่อถือ และต้นทุนที่ต่ำมาก

ในปัจจุบัน เลเซอร์แบบปรับความถี่ได้ที่มีแถบความถี่แคบและใช้เซมิคอนดักเตอร์แบบโพรงภายนอก ได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในด้านต่างๆ ดังนี้:

การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และการจับภาพ

การควบแน่นของโบส-ไอน์สไตน์

ทัศนศาสตร์ควอนตัม: แสงที่ถูกบีอัด

แสงโปร่งใสและช้าทางแม่เหล็กไฟฟ้า

มาตรฐานด้านเวลาและความถี่

สเปกโทรสโกปีเลเซอร์

เลเซอร์แบบปรับความถี่ได้ที่มีความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบ โดยทั่วไปประกอบด้วยตัวควบคุม ไดโอดเลเซอร์ และโมดูลเลือกความถี่ ตัวอย่างเช่น ตะแกรงที่ใช้สำหรับการเลือกและปรับความถี่เลเซอร์ หรือตัวกรองที่มีโครงสร้างแบบตาแมว เป็นต้น คุณลักษณะที่สำคัญของเลเซอร์แบบปรับความถี่ได้ที่มีความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบโดยใช้เซมิคอนดักเตอร์โพรงภายนอก ได้แก่ ความกว้างของเส้นสเปกตรัมเลเซอร์แคบ การเบี่ยงเบนความถี่ต่ำ และช่วงการปรับความถี่กว้าง เป็นต้น และคุณลักษณะที่โดดเด่นเหล่านี้ขึ้นอยู่กับวงจรขับเลเซอร์ที่ยอดเยี่ยม ความเสถียรทางกลโดยรวมของเลเซอร์ และหลักการเลือกความถี่ เพื่อให้ได้ความเสถียรของความถี่เลเซอร์ที่สูงขึ้น สามารถเพิ่มโมดูลล็อคความถี่เลเซอร์ประเภทต่างๆ ได้ ตัวอย่างเช่น การใช้เทคโนโลยีการรักษาเสถียรภาพความถี่ PDH เพื่อล็อคความยาวคลื่นเลเซอร์บนโพรงแสงที่มีความเสถียรสูงมาก ความกว้างของเส้นสเปกตรัมของเลเซอร์สามารถแคบลงได้ถึงระดับ 1 Hz และความเสถียรของความถี่สามารถเข้าถึง < 3× 10-15 @ 1 s