หลักการปรับแต่งของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับได้(เลเซอร์แบบปรับได้)
เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับค่าได้ (tunable semiconductor laser) เป็นเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนความยาวคลื่นของเลเซอร์ที่ส่งออกได้อย่างต่อเนื่องในช่วงที่กำหนด เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับค่าได้ใช้การปรับค่าความร้อน การปรับค่าไฟฟ้า และการปรับค่าเชิงกล เพื่อปรับความยาวของโพรง สเปกตรัมการสะท้อนแบบเกรตติง เฟส และตัวแปรอื่นๆ เพื่อให้ได้การปรับค่าความยาวคลื่น เลเซอร์ชนิดนี้มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านการสื่อสารด้วยแสง สเปกโทรสโกปี การตรวจจับ การแพทย์ และสาขาอื่นๆ รูปที่ 1 แสดงองค์ประกอบพื้นฐานของเลเซอร์แบบปรับได้ซึ่งรวมถึงชุดเพิ่มความสว่าง ช่องรับแสง (FP Cavity) ซึ่งประกอบด้วยกระจกด้านหน้าและด้านหลัง และชุดฟิลเตอร์เลือกโหมดออปติคัล สุดท้าย ด้วยการปรับความยาวของช่องรับแสง ฟิลเตอร์โหมดออปติคัลจึงสามารถเข้าถึงเอาต์พุตการเลือกความยาวคลื่นได้
รูปที่ 1
วิธีการปรับแต่งและที่มา
หลักการปรับแต่งของการปรับแต่งได้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทางกายภาพของเรโซเนเตอร์เลเซอร์เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องหรือต่อเนื่องของความยาวคลื่นเลเซอร์เอาต์พุต พารามิเตอร์เหล่านี้รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง ดัชนีหักเห ความยาวของโพรง และการเลือกโหมด ต่อไปนี้เป็นรายละเอียดวิธีการปรับแต่งทั่วไปและหลักการต่างๆ:
1. การปรับแต่งการฉีดแคริเออร์
การปรับจูนแบบฉีดพาหะคือการเปลี่ยนดัชนีหักเหของวัสดุโดยการเปลี่ยนกระแสที่ฉีดเข้าไปในบริเวณแอคทีฟของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เพื่อให้ได้การปรับจูนความยาวคลื่น เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของพาหะในบริเวณแอคทีฟจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ดัชนีหักเหเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งจะส่งผลต่อความยาวคลื่นของเลเซอร์
2. การปรับอุณหภูมิด้วยความร้อน การปรับอุณหภูมิด้วยความร้อนคือการเปลี่ยนดัชนีหักเหแสงและความยาวโพรงของวัสดุโดยการเปลี่ยนอุณหภูมิการทำงานของเลเซอร์ เพื่อให้ได้การปรับความยาวคลื่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อดัชนีหักเหแสงและขนาดทางกายภาพของวัสดุ
3. การปรับแต่งเชิงกล การปรับแต่งเชิงกลคือการปรับแต่งความยาวคลื่นโดยการเปลี่ยนตำแหน่งหรือมุมขององค์ประกอบออปติคัลภายนอกของเลเซอร์ วิธีการปรับแต่งเชิงกลทั่วไป ได้แก่ การเปลี่ยนมุมของเกรตติงการเลี้ยวเบนและการเลื่อนตำแหน่งของกระจก
4 การปรับจูนด้วยไฟฟ้าออปติก การปรับจูนด้วยไฟฟ้าออปติกทำได้โดยการใช้สนามไฟฟ้ากับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อเปลี่ยนดัชนีหักเหของวัสดุ ทำให้เกิดการปรับจูนความยาวคลื่น วิธีการนี้มักใช้ในตัวปรับแสงไฟฟ้า (อีโอเอ็ม) และเลเซอร์ที่ปรับด้วยไฟฟ้าออปติก
โดยสรุป หลักการปรับแต่งของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับแต่งได้นั้น ส่วนใหญ่จะปรับแต่งความยาวคลื่นโดยการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทางกายภาพของเรโซเนเตอร์ พารามิเตอร์เหล่านี้ประกอบด้วยดัชนีหักเห ความยาวของโพรง และการเลือกโหมด วิธีการปรับแต่งเฉพาะประกอบด้วยการปรับแต่งแบบฉีดพาหะ การปรับแต่งแบบความร้อน การปรับแต่งแบบกลไก และการปรับแต่งแบบอิเล็กโทรออปติก แต่ละวิธีมีกลไกทางกายภาพและอนุพันธ์ทางคณิตศาสตร์เฉพาะของตนเอง การเลือกวิธีการปรับแต่งที่เหมาะสมต้องพิจารณาตามข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งาน เช่น ช่วงการปรับแต่ง ความเร็วในการปรับแต่ง ความละเอียด และความเสถียร
เวลาโพสต์: 17 ธ.ค. 2567