Prinsip penyetelan laser semikonduktor yang dapat disetel (Laser yang dapat disetel)

Prinsip penyetelanLaser semikonduktor yang dapat disetel(Laser yang dapat disetel)

Laser semikonduktor yang dapat disetel adalah jenis laser yang dapat terus-menerus mengubah panjang gelombang keluaran laser dalam rentang tertentu. Laser semikonduktor yang dapat disetel mengadopsi penyetelan termal, penyetelan listrik, dan penyetelan mekanis untuk menyesuaikan panjang rongga, spektrum refleksi kisi, fase, dan variabel lain untuk mencapai penyetelan panjang gelombang. Jenis laser ini memiliki berbagai aplikasi dalam komunikasi optik, spektroskopi, penginderaan, medis, dan bidang lainnya. Gambar 1 menunjukkan komposisi dasarlaser yang dapat disetel, termasuk unit penguatan cahaya, rongga FP yang terdiri dari kaca spion depan dan belakang, dan unit filter pemilihan mode optik. Terakhir, dengan menyesuaikan panjang rongga refleksi, filter mode optik dapat mencapai keluaran pemilihan panjang gelombang.

GAMBAR 1

Metode penyetelan dan turunannya

Prinsip penyetelan yang dapat disetellaser semikonduktorterutama bergantung pada perubahan parameter fisik resonator laser untuk mencapai perubahan kontinu atau diskret dalam panjang gelombang laser keluaran. Parameter ini meliputi, tetapi tidak terbatas pada, indeks bias, panjang rongga, dan pemilihan mode. Berikut ini merinci beberapa metode penyetelan umum dan prinsip-prinsipnya:

1. Penyetelan injeksi pembawa

Penyetelan injeksi pembawa adalah mengubah indeks bias material dengan mengubah arus yang disuntikkan ke wilayah aktif laser semikonduktor, sehingga mencapai penyetelan panjang gelombang. Ketika arus meningkat, konsentrasi pembawa di wilayah aktif meningkat, yang mengakibatkan perubahan indeks bias, yang pada gilirannya memengaruhi panjang gelombang laser.

2. Penyetelan termal Penyetelan termal dilakukan dengan mengubah indeks bias dan panjang rongga material dengan mengubah suhu pengoperasian laser, sehingga tercapai penyetelan panjang gelombang. Perubahan suhu memengaruhi indeks bias dan ukuran fisik material.

3. Penyetelan mekanis Penyetelan mekanis adalah untuk mencapai penyetelan panjang gelombang dengan mengubah posisi atau sudut elemen optik eksternal laser. Metode penyetelan mekanis yang umum meliputi mengubah sudut kisi difraksi dan memindahkan posisi cermin.

4 Penyetelan elektro-optik Penyetelan elektro-optik dicapai dengan menerapkan medan listrik ke bahan semikonduktor untuk mengubah indeks bias bahan, sehingga mencapai penyetelan panjang gelombang. Metode ini umumnya digunakan dalammodulator elektro-optik (Bapak/Ibu) dan laser yang disetel secara elektro-optik.

Singkatnya, prinsip penyetelan laser semikonduktor yang dapat disetel terutama mewujudkan penyetelan panjang gelombang dengan mengubah parameter fisik resonator. Parameter ini meliputi indeks bias, panjang rongga, dan pemilihan mode. Metode penyetelan khusus meliputi penyetelan injeksi pembawa, penyetelan termal, penyetelan mekanis, dan penyetelan elektro-optik. Setiap metode memiliki mekanisme fisik dan derivasi matematisnya sendiri, dan pemilihan metode penyetelan yang tepat perlu dipertimbangkan sesuai dengan persyaratan aplikasi tertentu, seperti rentang penyetelan, kecepatan penyetelan, resolusi, dan stabilitas.