Princip ladění laditelného polovodičového laseru (Tunable laser)

Princip laděníLaditelný polovodičový laser(Laditelný laser)

Laditelný polovodičový laser je druh laseru, který může plynule měnit vlnovou délku laserového výstupu v určitém rozsahu. Laditelný polovodičový laser využívá tepelné ladění, elektrické ladění a mechanické ladění pro úpravu délky dutiny, mřížkového reflexního spektra, fáze a dalších proměnných pro dosažení ladění vlnové délky. Tento druh laseru má širokou škálu aplikací v optické komunikaci, spektroskopii, snímání, lékařství a dalších oborech. Obrázek 1 ukazuje základní složení aladitelný laser, včetně jednotky světelného zisku, dutiny FP složené z předních a zadních zrcátek a jednotky filtru pro výběr optického režimu. Konečně, úpravou délky odrazové dutiny může filtr optického režimu dosáhnout výstupu výběru vlnové délky.

Obr.1

Metoda ladění a její odvození

Princip ladění laditelnýchpolovodičové laseryzávisí především na změně fyzikálních parametrů laserového rezonátoru pro dosažení spojitých nebo diskrétních změn výstupní vlnové délky laseru. Tyto parametry zahrnují, ale nejsou omezeny na index lomu, délku dutiny a výběr režimu. Níže jsou uvedeny některé běžné metody ladění a jejich principy:

1. Ladění vstřikování nosiče

Ladění vstřikování nosiče spočívá ve změně indexu lomu materiálu změnou proudu vstřikovaného do aktivní oblasti polovodičového laseru, aby se dosáhlo ladění vlnové délky. Když se proud zvyšuje, zvyšuje se koncentrace nosiče v aktivní oblasti, což má za následek změnu indexu lomu, což zase ovlivňuje vlnovou délku laseru.

2. Tepelné ladění Tepelné ladění je změna indexu lomu a délky dutiny materiálu změnou provozní teploty laseru tak, aby bylo dosaženo ladění vlnové délky. Změny teploty ovlivňují index lomu a fyzikální velikost materiálu.

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

4 Elektrooptické ladění Elektrooptické ladění je dosaženo aplikací elektrického pole na polovodičový materiál pro změnu indexu lomu materiálu, čímž se dosáhne ladění vlnové délky. Tato metoda se běžně používá velektrooptické modulátory (EOM) a elektroopticky laděné lasery.

Stručně řečeno, princip ladění laditelného polovodičového laseru realizuje především ladění vlnové délky změnou fyzikálních parametrů rezonátoru. Tyto parametry zahrnují index lomu, délku dutiny a výběr režimu. Specifické metody ladění zahrnují ladění vstřikováním nosiče, tepelné ladění, mechanické ladění a elektrooptické ladění. Každá metoda má svůj specifický fyzikální mechanismus a matematické odvození a výběr vhodné metody ladění je třeba zvážit podle konkrétních požadavků aplikace, jako je rozsah ladění, rychlost ladění, rozlišení a stabilita.