Apa itulaser dengan lebar garis sempit?
Laser dengan lebar garis sempit, Istilah "lebar garis" mengacu pada lebar garis spektral darilaserDalam domain frekuensi, yang biasanya dikuantifikasi dalam hal lebar penuh setengah puncak spektrum (FWHM). Lebar garis terutama dipengaruhi oleh radiasi spontan atom atau ion yang tereksitasi, derau fasa, getaran mekanis resonator, jitter suhu, dan faktor eksternal lainnya. Semakin kecil nilai lebar garis, semakin tinggi kemurnian spektrum, yaitu, semakin baik monokromatisitas laser. Laser dengan karakteristik seperti itu biasanya memiliki derau fasa atau frekuensi yang sangat kecil dan derau intensitas relatif yang sangat kecil. Pada saat yang sama, semakin kecil nilai lebar garis laser, semakin kuat koherensi yang sesuai, yang dimanifestasikan sebagai panjang koherensi yang sangat panjang.
Realisasi dan aplikasi laser dengan lebar garis sempit.
Dibatasi oleh lebar garis penguatan inheren dari zat kerja laser, hampir tidak mungkin untuk secara langsung mewujudkan keluaran laser dengan lebar garis sempit hanya dengan mengandalkan osilator tradisional. Untuk mewujudkan pengoperasian laser dengan lebar garis sempit, biasanya diperlukan penggunaan filter, kisi, dan perangkat lain untuk membatasi atau memilih modulus longitudinal dalam spektrum penguatan, meningkatkan perbedaan penguatan bersih antara mode longitudinal, sehingga hanya ada sedikit atau bahkan hanya satu osilasi mode longitudinal dalam resonator laser. Dalam proses ini, seringkali diperlukan untuk mengontrol pengaruh kebisingan pada keluaran laser, dan meminimalkan pelebaran garis spektral yang disebabkan oleh getaran dan perubahan suhu lingkungan eksternal; Pada saat yang sama, hal ini juga dapat dikombinasikan dengan analisis kerapatan spektral kebisingan fase atau frekuensi untuk memahami sumber kebisingan dan mengoptimalkan desain laser, sehingga dapat mencapai keluaran laser dengan lebar garis sempit yang stabil.
Mari kita lihat realisasi pengoperasian garis lebar sempit dari beberapa kategori laser yang berbeda.
Laser semikonduktor memiliki keunggulan berupa ukuran yang ringkas, efisiensi tinggi, umur pakai yang panjang, dan manfaat ekonomis.
Resonator optik Fabry-Perot (FP) yang digunakan dalam metode tradisionallaser semikonduktorSecara umum berosilasi dalam mode multi-longitudinal, dan lebar garis keluaran relatif lebar, sehingga perlu meningkatkan umpan balik optik untuk mendapatkan keluaran dengan lebar garis yang lebih sempit.
Laser umpan balik terdistribusi (DFB Laser) dan refleksi Bragg terdistribusi (DBR) adalah dua laser semikonduktor umpan balik optik internal yang umum. Karena jarak kisi yang kecil dan selektivitas panjang gelombang yang baik, mudah untuk mencapai keluaran garis lebar sempit frekuensi tunggal yang stabil. Perbedaan utama antara kedua struktur tersebut adalah posisi kisi: struktur DFB Laser biasanya mendistribusikan struktur periodik kisi Bragg di seluruh resonator, dan resonator DBR biasanya terdiri dari struktur kisi refleksi dan daerah penguatan yang terintegrasi ke permukaan ujung. Selain itu, laser DFB menggunakan kisi tertanam dengan kontras indeks bias rendah dan reflektivitas rendah. Laser DBR menggunakan kisi permukaan dengan kontras indeks bias tinggi dan reflektivitas tinggi. Kedua struktur memiliki rentang spektral bebas yang besar dan dapat melakukan penyetelan panjang gelombang tanpa lompatan mode dalam rentang beberapa nanometer, di mana laser DBR memiliki rentang penyetelan yang lebih luas daripada DFB Laser.Laser DFBSelain itu, teknologi umpan balik optik rongga eksternal, yang menggunakan elemen optik eksternal untuk memberikan umpan balik cahaya keluar dari chip laser semikonduktor dan memilih frekuensi, juga dapat mewujudkan operasi lebar garis sempit pada laser semikonduktor.
(2) Laser serat
Laser serat optik memiliki efisiensi konversi pompa yang tinggi, kualitas berkas yang baik, dan efisiensi kopling yang tinggi, yang merupakan topik penelitian yang hangat di bidang laser. Dalam konteks era informasi, laser serat optik memiliki kompatibilitas yang baik dengan sistem komunikasi serat optik yang ada di pasaran saat ini. Laser serat optik frekuensi tunggal dengan keunggulan lebar garis sempit, kebisingan rendah, dan koherensi yang baik telah menjadi salah satu arah penting pengembangannya.
Pengoperasian mode longitudinal tunggal adalah inti dari laser serat untuk mencapai keluaran lebar garis sempit, biasanya menurut struktur resonator laser serat frekuensi tunggal dapat dibagi menjadi tipe DFB, tipe DBR, dan tipe cincin. Di antara ketiganya, prinsip kerja laser serat frekuensi tunggal DFB dan DBR mirip dengan laser semikonduktor DFB dan DBR.
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.
Waktu posting: 03 Juni 2025