หลักการปรับแต่งของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้ (เลเซอร์แบบปรับได้)

หลักการปรับแต่งของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้(เลเซอร์แบบปรับได้)

เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้เป็นเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนความยาวคลื่นของเอาต์พุตเลเซอร์ในช่วงที่กำหนดได้อย่างต่อเนื่อง เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้ใช้การปรับความร้อน การปรับไฟฟ้า และการปรับเชิงกลเพื่อปรับความยาวของช่อง สเปกตรัมการสะท้อนแบบตะแกรง เฟส และตัวแปรอื่นๆ เพื่อให้ได้การปรับความยาวคลื่น เลเซอร์ชนิดนี้มีการใช้งานที่หลากหลายในการสื่อสารด้วยแสง สเปกโทรสโกปี การตรวจจับ การแพทย์ และสาขาอื่นๆ รูปที่ 1 แสดงองค์ประกอบพื้นฐานของกเลเซอร์ที่ปรับได้รวมถึงยูนิตเกนแสง ช่อง FP ที่ประกอบด้วยกระจกหน้าและหลัง และยูนิตฟิลเตอร์เลือกโหมดออปติคอล ในที่สุด ด้วยการปรับความยาวของช่องสะท้อน ตัวกรองโหมดออปติคอลสามารถเข้าถึงเอาต์พุตการเลือกความยาวคลื่นได้

รูปที่ 1

วิธีการปรับแต่งและที่มาของมัน

หลักการปรับจูนแบบปรับได้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทางกายภาพของตัวสะท้อนเลเซอร์เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นเลเซอร์เอาท์พุตอย่างต่อเนื่องหรือไม่ต่อเนื่อง พารามิเตอร์เหล่านี้รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง ดัชนีการหักเหของแสง ความยาวช่อง และการเลือกโหมด รายละเอียดต่อไปนี้เป็นวิธีการปรับแต่งทั่วไปหลายประการและหลักการ:

1. การปรับแต่งการฉีด Carrier

การปรับแต่งการฉีดสารพาหะคือการเปลี่ยนดัชนีการหักเหของวัสดุโดยการเปลี่ยนกระแสที่ฉีดเข้าไปในบริเวณแอคทีฟของเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์ เพื่อให้ได้การปรับความยาวคลื่น เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของพาหะในบริเวณแอคทีฟจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในดัชนีการหักเหของแสง ซึ่งจะส่งผลต่อความยาวคลื่นเลเซอร์ในทางกลับกัน

2. การปรับความร้อน การปรับความร้อนคือการเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสงและความยาวของช่องของวัสดุโดยการเปลี่ยนอุณหภูมิการทำงานของเลเซอร์ เพื่อให้ได้การปรับความยาวคลื่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิส่งผลต่อดัชนีการหักเหของแสงและขนาดทางกายภาพของวัสดุ

3. การปรับแต่งเชิงกล การปรับแต่งเชิงกลคือการปรับความยาวคลื่นโดยการเปลี่ยนตำแหน่งหรือมุมขององค์ประกอบแสงภายนอกของเลเซอร์ วิธีการปรับแต่งเชิงกลทั่วไป ได้แก่ การเปลี่ยนมุมของตะแกรงเลี้ยวเบน และการย้ายตำแหน่งของกระจก

4 การปรับด้วยแสงด้วยไฟฟ้า การปรับด้วยแสงด้วยไฟฟ้าทำได้โดยการใช้สนามไฟฟ้ากับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุ ดังนั้นจึงสามารถปรับความยาวคลื่นได้ วิธีนี้ใช้กันทั่วไปในโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าแสง (อีโอเอ็ม) และเลเซอร์ที่ปรับด้วยไฟฟ้า

โดยสรุป หลักการปรับแต่งของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้ส่วนใหญ่ตระหนักถึงการปรับความยาวคลื่นโดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ทางกายภาพของเครื่องสะท้อนเสียง พารามิเตอร์เหล่านี้รวมถึงดัชนีการหักเหของแสง ความยาวช่อง และการเลือกโหมด วิธีการปรับแต่งเฉพาะ ได้แก่ การปรับแบบ Carrier Injection, การปรับความร้อน, การปรับเชิงกล และการปรับด้วยแสงแบบไฟฟ้า แต่ละวิธีมีกลไกทางกายภาพเฉพาะของตัวเองและการได้มาทางคณิตศาสตร์ และการเลือกวิธีการปรับแต่งที่เหมาะสมจะต้องได้รับการพิจารณาตามความต้องการใช้งานเฉพาะ เช่น ช่วงการปรับจูน ความเร็วในการจูน ความละเอียด และความเสถียร