หลักการปรับจูนของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้ (เลเซอร์ปรับได้)

หลักการปรับจูนของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ปรับได้(เลเซอร์ปรับความถี่ได้)

เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับความยาวคลื่นได้ เป็นเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนความยาวคลื่นของแสงเลเซอร์ได้อย่างต่อเนื่องในช่วงที่กำหนด เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับความยาวคลื่นได้ใช้การปรับความยาวคลื่นด้วยความร้อน การปรับความยาวคลื่นด้วยไฟฟ้า และการปรับความยาวคลื่นด้วยกลไก โดยการปรับความยาวของโพรง การสะท้อนสเปกตรัมของตะแกรง เฟส และตัวแปรอื่นๆ เพื่อให้ได้ความยาวคลื่นที่ปรับได้ เลเซอร์ชนิดนี้มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในด้านการสื่อสารด้วยแสง สเปกโทรสโกปี การตรวจจับ การแพทย์ และสาขาอื่นๆ รูปที่ 1 แสดงส่วนประกอบพื้นฐานของเลเซอร์ชนิดนี้เลเซอร์ที่ปรับได้รวมถึงหน่วยเพิ่มกำลังแสง ช่อง FP ที่ประกอบด้วยกระจกหน้าและกระจกหลัง และหน่วยกรองเลือกโหมดแสง สุดท้าย ด้วยการปรับความยาวของช่องสะท้อนแสง ตัวกรองโหมดแสงสามารถสร้างเอาต์พุตการเลือกความยาวคลื่นได้

รูปที่ 1

วิธีการปรับจูนและที่มาของวิธีการนั้น

หลักการปรับจูนของตัวปรับจูนได้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โดยหลักแล้ว การปรับจูนเลเซอร์จะขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทางกายภาพของตัวเรโซเนเตอร์เลเซอร์ เพื่อให้ได้การเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นเลเซอร์ขาออกอย่างต่อเนื่องหรือเป็นช่วงๆ พารามิเตอร์เหล่านี้ได้แก่ ดัชนีหักเห ความยาวของโพรง และการเลือกโหมด ต่อไปนี้เป็นรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการปรับจูนทั่วไปหลายวิธีและหลักการของวิธีการเหล่านั้น:

1. การปรับแต่งการฉีดตัวนำ

การปรับความยาวคลื่นด้วยการฉีดประจุ คือการเปลี่ยนดัชนีหักเหของวัสดุโดยการเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าที่ฉีดเข้าไปในบริเวณแอคทีฟของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เพื่อให้สามารถปรับความยาวคลื่นได้ เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของประจุในบริเวณแอคทีฟจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ดัชนีหักเหเปลี่ยนแปลง ซึ่งส่งผลต่อความยาวคลื่นของเลเซอร์ในที่สุด

2. การปรับความยาวคลื่นด้วยความร้อน การปรับความยาวคลื่นด้วยความร้อนคือการเปลี่ยนดัชนีหักเหและความยาวของโพรงแสงของวัสดุโดยการเปลี่ยนอุณหภูมิในการทำงานของเลเซอร์ เพื่อให้สามารถปรับความยาวคลื่นได้ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิส่งผลต่อดัชนีหักเหและขนาดทางกายภาพของวัสดุ

3. การปรับจูนเชิงกล การปรับจูนเชิงกลคือการปรับความยาวคลื่นโดยการเปลี่ยนตำแหน่งหรือมุมขององค์ประกอบทางแสงภายนอกของเลเซอร์ วิธีการปรับจูนเชิงกลที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การเปลี่ยนมุมของตะแกรงเลี้ยวเบนและการเคลื่อนย้ายตำแหน่งของกระจก

4. การปรับจูนด้วยไฟฟ้าเชิงแสง การปรับจูนด้วยไฟฟ้าเชิงแสงทำได้โดยการใช้สนามไฟฟ้ากับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อเปลี่ยนดัชนีหักเหของวัสดุ ทำให้สามารถปรับความยาวคลื่นได้ วิธีนี้นิยมใช้ในตัวปรับสัญญาณไฟฟ้าเชิงแสง (สิ้นเดือน) และเลเซอร์ที่ปรับแต่งด้วยระบบอิเล็กโทรออปติก

โดยสรุป หลักการปรับจูนของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้นั้น ส่วนใหญ่จะทำการปรับความยาวคลื่นโดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ทางกายภาพของตัวเรโซเนเตอร์ พารามิเตอร์เหล่านี้ได้แก่ ดัชนีหักเห ความยาวของโพรง และการเลือกโหมด วิธีการปรับจูนเฉพาะ ได้แก่ การปรับจูนโดยการฉีดพาหะ การปรับจูนด้วยความร้อน การปรับจูนด้วยกลไก และการปรับจูนด้วยไฟฟ้าและแสง แต่ละวิธีมีกลไกทางกายภาพและการคำนวณทางคณิตศาสตร์เฉพาะของตนเอง และการเลือกวิธีการปรับจูนที่เหมาะสมจะต้องพิจารณาตามข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ เช่น ช่วงการปรับจูน ความเร็วในการปรับจูน ความละเอียด และความเสถียร