Vývoj a stav laditelného laseru na trhu, druhá část

Vývoj a stav laditelného laseru na trhu (druhá část)

Princip fungováníladitelný laser

Existují zhruba tři principy pro dosažení ladění vlnové délky laseru. Většinaladitelné laserypoužívají pracovní látky se širokými fluorescenčními čarami. Rezonátory, které tvoří laser, mají velmi nízké ztráty pouze ve velmi úzkém rozsahu vlnových délek. První možností je proto změnit vlnovou délku laseru změnou vlnové délky odpovídající oblasti rezonátoru s nízkými ztrátami pomocí některých prvků (například mřížky). Druhou možností je posunout energetickou hladinu laserového přechodu změnou některých vnějších parametrů (například magnetického pole, teploty atd.). Třetí možností je použití nelineárních efektů k dosažení transformace a ladění vlnové délky (viz nelineární optika, stimulovaný Ramanův rozptyl, zdvojnásobení optické frekvence, optická parametrická oscilace). Typickými lasery patřícími do prvního ladicího režimu jsou barvivové lasery, chrysoberylové lasery, lasery s barevným středem, laditelné vysokotlaké plynové lasery a laditelné excimerové lasery.

Laditelný laser se z hlediska realizační technologie dělí hlavně na: technologii řízení proudu, technologii řízení teploty a technologii mechanického řízení.
Mezi nimi je elektronická řídicí technologie, která umožňuje ladění vlnové délky změnou vstřikovaného proudu s rychlostí ladění na úrovni NS, širokou šířkou pásma ladění, ale malým výstupním výkonem. Technologie je založena na elektronické řídicí technologii, zejména SG-DBR (vzorkovací mřížkový DBR) a GCSR laseru (pomocná mřížková směrová vazba, zpětný vzorkovací odraz). Technologie regulace teploty mění výstupní vlnovou délku laseru změnou indexu lomu aktivní oblasti laseru. Technologie je jednoduchá, ale pomalá a lze ji nastavit s úzkou šířkou pásma pouze několika nm. Hlavní technologie založené na technologii regulace teploty jsou...DFB laser(distribuovaná zpětná vazba) a DBR laser (distribuovaný Braggův odraz). Mechanické řízení je založeno především na technologii MEMS (mikroelektromechanický systém) pro kompletní výběr vlnové délky s velkou nastavitelnou šířkou pásma a vysokým výstupním výkonem. Hlavní struktury založené na technologii mechanického řízení jsou DFB (distribuovaná zpětná vazba), ECL (external dutinový laser) a VCSEL (vertikální dutinový laser emitující povrch). Následuje vysvětlení principu laditelných laserů z těchto hledisek.

Aplikace optické komunikace

Laditelný laser je klíčovým optoelektronickým zařízením v nové generaci systémů hustého vlnového multiplexování a výměny fotonů v plně optické síti. Jeho použití výrazně zvyšuje kapacitu, flexibilitu a škálovatelnost optického přenosového systému a umožňuje kontinuální nebo kvazikontinuální ladění v širokém rozsahu vlnových délek.
Společnosti a výzkumné instituce po celém světě aktivně podporují výzkum a vývoj laditelných laserů a v této oblasti neustále dochází k novému pokroku. Výkon laditelných laserů se neustále zlepšuje a náklady se neustále snižují. V současné době se laditelné lasery dělí hlavně do dvou kategorií: polovodičové laditelné lasery a laditelné vláknové lasery.
Polovodičový laserJe důležitým zdrojem světla v optických komunikačních systémech, který se vyznačuje malými rozměry, nízkou hmotností, vysokou účinností konverze, úsporou energie atd. a snadnou optoelektronickou integrací s jinými zařízeními v rámci jednoho čipu. Lze jej rozdělit na laditelný distribuovaný zpětnovazební laser, distribuovaný Braggův zrcadlový laser, laser s vertikální dutinou a povrchovou emisí v mikromotorovém systému a polovodičový laser s externí dutinou.
Vývoj laditelného vláknového laseru jako zesilovacího média a vývoj polovodičové laserové diody jako zdroje buzení výrazně podpořil vývoj vláknových laserů. Laditelný laser je založen na šířce pásma zesílení 80 nm dopovaného vlákna a do smyčky je přidán filtrační prvek pro řízení vlnové délky laseru a realizaci ladění vlnové délky.
Vývoj laditelných polovodičových laserů je ve světě velmi aktivní a pokrok je také velmi rychlý. Vzhledem k tomu, že se laditelné lasery postupně blíží laserům s pevnou vlnovou délkou z hlediska nákladů a výkonu, budou nevyhnutelně stále více používány v komunikačních systémech a budou hrát důležitou roli v budoucích plně optických sítích.

Perspektiva rozvoje
Existuje mnoho typů laditelných laserů, které se obecně vyvíjejí dalším zaváděním mechanismů ladění vlnové délky na základě různých laserů s jednou vlnovou délkou, a některé komodity byly dodány na mezinárodní trh. Kromě vývoje kontinuálních optických laditelných laserů byly hlášeny také laditelné lasery s integrovanými dalšími funkcemi, jako je laditelný laser integrovaný s jedním čipem VCSEL a modulátorem elektrické absorpce a laser integrovaný s Braggovým reflektorem s mřížkou vzorku a polovodičovým optickým zesilovačem a modulátorem elektrické absorpce.
Vzhledem k širokému používání laserů s laditelnou vlnovou délkou lze laditelné lasery různých struktur použít v různých systémech a každá z nich má své výhody i nevýhody. Polovodičový laser s vnější dutinou lze díky vysokému výstupnímu výkonu a plynule laditelné vlnové délce použít jako širokopásmový laditelný zdroj světla v přesných testovacích přístrojích. Z hlediska integrace fotonů a splnění budoucí plně optické sítě mohou být slibnými laditelnými zdroji světla pro Z vzorkovací mřížkový DBR, superstrukturovaný mřížkový DBR a laditelné lasery integrované s modulátory a zesilovači.
Laditelný laser s vláknovou mřížkou a vnější dutinou je také slibným druhem světelného zdroje, který má jednoduchou strukturu, úzkou šířku čáry a snadné propojení vláken. Pokud lze EA modulátor integrovat do dutiny, lze jej také použít jako vysokorychlostní laditelný optický solitonový zdroj. Kromě toho laditelné vláknové lasery založené na vláknových laserech v posledních letech dosáhly značného pokroku. Lze očekávat, že výkon laditelných laserů v optických komunikačních světelných zdrojích se dále zlepší a jejich podíl na trhu se bude postupně zvyšovat s velmi slibnými vyhlídkami na použití.