Vývoj a postavení laditelného laseru na trhu (část druhá)
Princip fungováníladitelný laser
Existují zhruba tři principy pro dosažení laserového ladění vlnové délky. Většinaladitelné laserypoužívat pracovní látky se širokými fluorescenčními liniemi. Rezonátory, které tvoří laser, mají velmi nízké ztráty pouze ve velmi úzkém rozsahu vlnových délek. První je tedy změna vlnové délky laseru změnou vlnové délky odpovídající nízkoztrátové oblasti rezonátoru některými prvky (jako je mřížka). Druhým je posunutí energetické hladiny laserového přechodu změnou některých vnějších parametrů (jako je magnetické pole, teplota atd.). Třetím je použití nelineárních efektů k dosažení transformace a ladění vlnové délky (viz nelineární optika, stimulovaný Ramanův rozptyl, zdvojnásobení optické frekvence, optická parametrická oscilace). Typické lasery patřící do prvního režimu ladění jsou barvivové lasery, chrysoberylové lasery, lasery s barevným středem, laditelné vysokotlaké plynové lasery a laditelné excimerové lasery.
Laditelný laser se z pohledu realizační technologie dělí především na: současnou řídicí techniku, technologii regulace teploty a technologii mechanického řízení.
Mezi nimi má elektronická řídicí technologie dosáhnout ladění vlnové délky změnou vstřikovacího proudu s rychlostí ladění na úrovni NS, širokou šířkou pásma ladění, ale malým výstupním výkonem, založené na technologii elektronického řízení, zejména SG-DBR (vzorkovací mřížka DBR) a GCSR laser (odraz zpětného vzorkování pomocné mřížky se směrovou vazbou). Technologie řízení teploty mění výstupní vlnovou délku laseru změnou indexu lomu aktivní oblasti laseru. Technologie je jednoduchá, ale pomalá a lze ji upravit pomocí úzké šířky pásma pouze několik nm. Ty hlavní založené na technologii regulace teploty jsouDFB laser(distribuovaná zpětná vazba) a DBR laser (Distribuovaný Braggův odraz). Mechanické ovládání je založeno hlavně na technologii MEMS (mikro-elektro-mechanický systém) pro dokončení výběru vlnové délky, s velkou nastavitelnou šířkou pásma a vysokým výstupním výkonem. Hlavní struktury založené na technologii mechanického řízení jsou DFB (distribuovaná zpětná vazba), ECL (laser s vnější dutinou) a VCSEL (laser emitující povrch s vertikální dutinou). Z těchto aspektů je vysvětlen princip laditelných laserů.
Aplikace pro optickou komunikaci
Laditelný laser je klíčovým optoelektronickým zařízením v nové generaci systému multiplexování s hustou vlnovou délkou a výměny fotonů v celooptické síti. Jeho aplikace výrazně zvyšuje kapacitu, flexibilitu a škálovatelnost systému přenosu optických vláken a realizovala kontinuální nebo kvazi-kontinuální ladění v širokém rozsahu vlnových délek.
Společnosti a výzkumné instituce po celém světě aktivně podporují výzkum a vývoj laditelných laserů a v této oblasti dochází neustále k novým pokrokům. Výkon laditelných laserů se neustále zlepšuje a náklady se neustále snižují. V současnosti se laditelné lasery dělí především do dvou kategorií: polovodičové laditelné lasery a laditelné vláknové lasery.
Polovodičový laserje důležitým světelným zdrojem v optickém komunikačním systému, který se vyznačuje malými rozměry, nízkou hmotností, vysokou účinností konverze, úsporou energie atd., a lze jej snadno dosáhnout jednočipové optoelektronické integrace s jinými zařízeními. Lze jej rozdělit na laditelný laser s distribuovanou zpětnou vazbou, distribuovaný zrcadlový laser Bragg, laser emitující vertikální povrch dutiny mikromotoru a polovodičový laser s vnější dutinou.
Vývoj laditelného vláknového laseru jako média pro zisk a vývoj polovodičové laserové diody jako zdroje pumpy značně podpořil vývoj vláknových laserů. Laditelný laser je založen na 80nm šířce pásma zesílení dopovaného vlákna a filtrační prvek je přidán do smyčky pro řízení vlnové délky laseru a realizaci ladění vlnové délky.
Vývoj laditelného polovodičového laseru je ve světě velmi aktivní a pokrok je také velmi rychlý. Jak se laditelné lasery postupně přibližují co do nákladů a výkonu laserům s pevnou vlnovou délkou, budou nevyhnutelně stále více využívány 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 bázi různých laserů s jednou vlnovou délkou, a některé komodity byly dodávány na trh mezinárodně. Kromě vývoje kontinuálních optických laditelných laserů byly hlášeny také laditelné lasery s integrovanými dalšími funkcemi, jako je laditelný laser integrovaný s jediným čipem VCSEL a elektrickým absorpčním modulátorem a laser integrovaný s Braggovým reflektorem s mřížkou vzorku. a polovodičový optický zesilovač a modulátor elektrické absorpce.
Protože laser s laditelnou vlnovou délkou je široce používán, lze laditelný laser různých struktur aplikovat na různé systémy a každý má své výhody a nevýhody. Polovodičový laser s vnější dutinou může být použit jako širokopásmový laditelný zdroj světla v přesných testovacích přístrojích kvůli jeho vysokému výstupnímu výkonu a spojité laditelné vlnové délce. Z hlediska integrace fotonů a setkání s budoucí celooptickou sítí mohou být pro Z slibnými laditelnými světelnými zdroji vzorková mřížka DBR, nadstavbová mřížka DBR a laditelné lasery integrované s modulátory a zesilovači.
Laditelný laser s vláknovou mřížkou s vnější dutinou je také slibným druhem světelného zdroje, který má jednoduchou strukturu, úzkou šířku čáry a snadné spojení vláken. Pokud lze modulátor EA integrovat do dutiny, lze jej také použít jako vysokorychlostní laditelný optický solitonový zdroj. Navíc laditelné vláknové lasery založené na vláknových laserech zaznamenaly v posledních letech značný pokrok. Lze očekávat, že výkon laditelných laserů v optických komunikačních světelných zdrojích se bude dále zlepšovat a podíl na trhu bude postupně narůstat s velmi jasnými vyhlídkami na uplatnění.
Čas odeslání: 31. října 2023