Teknologi Laser dengan Lebar Garis Sempit Bagian Kedua
Pada tahun 1960, laser rubi pertama di dunia adalah laser solid-state, yang dicirikan oleh energi keluaran yang tinggi dan cakupan panjang gelombang yang lebih luas. Struktur spasial unik dari laser solid-state membuatnya lebih fleksibel dalam desain keluaran garis lebar yang sempit. Saat ini, metode utama yang diterapkan meliputi metode rongga pendek, metode rongga cincin satu arah, metode standar intrakavitas, metode rongga mode pendulum torsi, metode kisi Bragg volume, dan metode injeksi benih.
Gambar 7 menunjukkan struktur beberapa laser solid-state mode longitudinal tunggal yang umum.
Gambar 7(a) menunjukkan prinsip kerja pemilihan mode longitudinal tunggal berdasarkan standar FP di dalam rongga, yaitu, spektrum transmisi garis lebar sempit dari standar digunakan untuk meningkatkan kerugian mode longitudinal lainnya, sehingga mode longitudinal lainnya disaring dalam proses kompetisi mode karena transmisinya yang kecil, sehingga mencapai operasi mode longitudinal tunggal. Selain itu, rentang keluaran penyetelan panjang gelombang tertentu dapat diperoleh dengan mengontrol Sudut dan suhu standar FP dan mengubah interval mode longitudinal. Gambar 7(b) dan (c) menunjukkan osilator cincin non-planar (NPRO) dan metode rongga mode pendulum torsi yang digunakan untuk mendapatkan keluaran mode longitudinal tunggal. Prinsip kerjanya adalah membuat berkas merambat dalam satu arah di dalam resonator, secara efektif menghilangkan distribusi spasial yang tidak merata dari jumlah partikel terbalik dalam rongga gelombang berdiri biasa, dan dengan demikian menghindari pengaruh efek pembakaran lubang spasial untuk mencapai keluaran mode longitudinal tunggal. Prinsip pemilihan mode kisi Bragg massal (VBG) mirip dengan laser garis sempit semikonduktor dan serat yang disebutkan sebelumnya, yaitu, dengan menggunakan VBG sebagai elemen filter, berdasarkan selektivitas spektral dan selektivitas sudutnya yang baik, osilator berosilasi pada panjang gelombang atau pita tertentu untuk mencapai peran pemilihan mode longitudinal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7(d).
Pada saat yang sama, beberapa metode pemilihan mode longitudinal dapat dikombinasikan sesuai kebutuhan untuk meningkatkan akurasi pemilihan mode longitudinal, mempersempit lebih lanjut lebar garis spektrum, atau meningkatkan intensitas kompetisi mode dengan memperkenalkan transformasi frekuensi nonlinier dan cara lainnya, serta memperluas panjang gelombang keluaran laser sambil beroperasi dalam lebar garis spektrum yang sempit, yang sulit dilakukan untuklaser semikonduktorDanlaser serat.
(4) Laser Brillouin
Laser Brillouin didasarkan pada efek hamburan Brillouin terstimulasi (SBS) untuk mendapatkan teknologi keluaran dengan noise rendah dan lebar garis sempit. Prinsipnya adalah melalui interaksi foton dan medan akustik internal untuk menghasilkan pergeseran frekuensi tertentu dari foton Stokes, dan terus diperkuat dalam bandwidth penguatan.
Gambar 8 menunjukkan diagram level konversi SBS dan struktur dasar laser Brillouin.
Karena frekuensi getaran medan akustik yang rendah, pergeseran frekuensi Brillouin material biasanya hanya 0,1-2 cm⁻¹, sehingga dengan laser 1064 nm sebagai cahaya pompa, panjang gelombang Stokes yang dihasilkan seringkali hanya sekitar 1064,01 nm, tetapi ini juga berarti bahwa efisiensi konversi kuantumnya sangat tinggi (hingga 99,99% secara teoritis). Selain itu, karena lebar garis penguatan Brillouin medium biasanya hanya sekitar MHz-GHz (lebar garis penguatan Brillouin beberapa media padat hanya sekitar 10 MHz), jauh lebih kecil daripada lebar garis penguatan zat kerja laser yang sekitar 100 GHz, sehingga, Stokes yang tereksitasi dalam laser Brillouin dapat menunjukkan fenomena penyempitan spektrum yang jelas setelah beberapa kali amplifikasi dalam rongga, dan lebar garis keluarannya beberapa orde besaran lebih sempit daripada lebar garis pompa. Saat ini, laser Brillouin telah menjadi pusat penelitian di bidang fotonika, dan telah banyak laporan tentang keluaran dengan lebar garis yang sangat sempit dalam orde Hz dan sub-Hz.
Dalam beberapa tahun terakhir, perangkat Brillouin dengan struktur pandu gelombang telah muncul di bidang ini.fotonik gelombang mikro, dan berkembang pesat ke arah miniaturisasi, integrasi tinggi, dan resolusi yang lebih tinggi. Selain itu, laser Brillouin yang beroperasi di luar angkasa berdasarkan material kristal baru seperti berlian juga telah menarik perhatian masyarakat dalam dua tahun terakhir, dengan terobosan inovatif dalam kekuatan struktur pandu gelombang dan hambatan SBS kaskade, yang meningkatkan daya laser Brillouin hingga 10 W, meletakkan dasar untuk perluasan aplikasinya.
Persimpangan umum
Dengan eksplorasi pengetahuan mutakhir yang berkelanjutan, laser dengan lebar garis sempit telah menjadi alat yang sangat diperlukan dalam penelitian ilmiah karena kinerjanya yang unggul, seperti interferometer laser LIGO untuk deteksi gelombang gravitasi, yang menggunakan laser dengan lebar garis sempit frekuensi tunggal.laserdengan panjang gelombang 1064 nm sebagai sumber cahaya awal, dan lebar garis cahaya awal berada dalam 5 kHz. Selain itu, laser dengan lebar garis sempit yang dapat disetel panjang gelombangnya dan tanpa lompatan mode juga menunjukkan potensi aplikasi yang besar, terutama dalam komunikasi koheren, yang dapat memenuhi kebutuhan multiplexing pembagian panjang gelombang (WDM) atau multiplexing pembagian frekuensi (FDM) untuk penyetelan panjang gelombang (atau frekuensi) secara sempurna, dan diharapkan menjadi perangkat inti dari teknologi komunikasi seluler generasi berikutnya.
Di masa depan, inovasi material laser dan teknologi pemrosesan akan semakin mendorong kompresi lebar garis laser, peningkatan stabilitas frekuensi, perluasan rentang panjang gelombang, dan peningkatan daya, membuka jalan bagi eksplorasi manusia terhadap dunia yang belum diketahui.
Waktu posting: 29 November 2023