Princip ladění laditelného polovodičového laseru (Tunable Laser)

Princip laděníLaditelný polovodičový laser(Laditelný laser)

Laditelný polovodičový laser je druh laseru, který dokáže plynule měnit vlnovou délku laserového výstupu v určitém rozsahu. Laditelný polovodičový laser využívá tepelné ladění, elektrické ladění a mechanické ladění pro nastavení délky dutiny, spektra odrazu mřížky, fáze a dalších proměnných za účelem dosažení ladění vlnové délky. Tento typ laseru má širokou škálu uplatnění v optické komunikaci, spektroskopii, senzorice, lékařství a dalších oblastech. Obrázek 1 ukazuje základní složeníladitelný laser, včetně jednotky pro zesílení světla, dutiny FP složené z předního a zadního zrcadla a jednotky filtru pro výběr optického módu. Nakonec, úpravou délky odrazové dutiny může optický filtr dosáhnout výstupu pro výběr vlnové délky.

Obr. 1

Metoda ladění a její odvození

Princip ladění laditelnéhopolovodičové laseryzávisí hlavně na změně fyzikálních parametrů laserového rezonátoru za účelem dosažení kontinuálních nebo diskrétních změn výstupní vlnové délky laseru. Mezi tyto parametry patří mimo jiné index lomu, délka dutiny a výběr módu. Následující text podrobně popisuje několik běžných metod ladění a jejich principy:

1. Ladění vstřikováním nosičů

Ladění vstřikováním nosičů náboje spočívá ve změně indexu lomu materiálu změnou proudu vstřikovaného do aktivní oblasti polovodičového laseru, čímž se dosáhne ladění vlnové délky. Se zvyšujícím se proudem se zvyšuje koncentrace nosičů náboje v aktivní oblasti, což má za následek změnu indexu lomu, která následně ovlivňuje vlnovou délku laseru.

2. Tepelné ladění Tepelné ladění spočívá ve změně indexu lomu a délky dutiny materiálu změnou provozní teploty laseru, čímž se dosáhne ladění vlnové délky. Změny teploty ovlivňují index lomu a fyzikální velikost materiálu.

3. Mechanické ladění Mechanické ladění spočívá v dosažení ladění vlnové délky změnou polohy nebo úhlu vnějších optických prvků laseru. Mezi běžné metody mechanického ladění patří změna úhlu difrakční mřížky a posun polohy zrcadla.

4 Elektrooptické ladění Elektrooptické ladění se dosahuje aplikací elektrického pole na polovodičový materiál za účelem změny indexu lomu materiálu, čímž se dosáhne ladění vlnové délky. Tato metoda se běžně používá velektrooptické modulátory (Volební pozorovatelská komise) a elektroopticky laděné lasery.

Stručně řečeno, princip ladění laditelného polovodičového laseru spočívá především v ladění vlnové délky změnou fyzikálních parametrů rezonátoru. Mezi tyto parametry patří index lomu, délka dutiny a výběr módu. Mezi specifické metody ladění patří ladění vstřikováním nosičů, tepelné ladění, mechanické ladění a elektrooptické ladění. Každá metoda má svůj vlastní specifický fyzikální mechanismus a matematické odvození a výběr vhodné metody ladění je třeba zvážit podle specifických požadavků aplikace, jako je rozsah ladění, rychlost ladění, rozlišení a stabilita.