Vývoj a trhový stav laditeľného lasera Druhá časť

Vývoj a trhový stav laditeľného lasera (časť druhá)

Princíp fungovanialaditeľný laser

Existujú zhruba tri princípy na dosiahnutie laserového ladenia vlnovej dĺžky. Väčšinaladiteľné laserypoužívať pracovné látky so širokými fluorescenčnými čiarami. Rezonátory, ktoré tvoria laser, majú veľmi nízke straty len vo veľmi úzkom rozsahu vlnových dĺžok. Prvým je preto zmena vlnovej dĺžky lasera zmenou vlnovej dĺžky zodpovedajúcej oblasti s nízkou stratou rezonátora niektorými prvkami (napríklad mriežkou). Druhým je posun úrovne energie laserového prechodu zmenou niektorých vonkajších parametrov (ako je magnetické pole, teplota atď.). Tretím je použitie nelineárnych efektov na dosiahnutie transformácie a ladenia vlnovej dĺžky (pozri nelineárnu optiku, stimulovaný Ramanov rozptyl, zdvojnásobenie optickej frekvencie, optickú parametrickú osciláciu). Typickými lasermi patriacimi do prvého ladiaceho režimu sú farbivové lasery, chryzoberylové lasery, farebné stredové lasery, laditeľné vysokotlakové plynové lasery a laditeľné excimerové lasery.

Laditeľný laser sa z pohľadu realizačnej technológie delí najmä na: súčasnú riadiacu techniku, technológiu regulácie teploty a technológiu mechanického riadenia.
Medzi nimi má elektronická riadiaca technológia dosiahnuť ladenie vlnovej dĺžky zmenou vstrekovacieho prúdu s rýchlosťou ladenia na úrovni NS, širokou šírkou pásma ladenia, ale malým výstupným výkonom, založené na technológii elektronického riadenia, najmä SG-DBR (vzorkovacia mriežka DBR) a GCSR laser (smerová väzba pomocnej mriežky so spätným odberom vzoriek). Technológia regulácie teploty mení výstupnú vlnovú dĺžku lasera zmenou indexu lomu aktívnej oblasti lasera. Táto technológia je jednoduchá, ale pomalá a dá sa nastaviť pomocou úzkej šírky pásma len niekoľko nm. Hlavné sú založené na technológii regulácie teplotyDFB laser(distribuovaná spätná väzba) a DBR laser (Distribuovaný Braggov odraz). Mechanické ovládanie je založené hlavne na technológii MEMS (mikro-elektro-mechanický systém) na dokončenie výberu vlnovej dĺžky, s veľkou nastaviteľnou šírkou pásma a vysokým výstupným výkonom. Hlavné štruktúry založené na technológii mechanického riadenia sú DFB (distribuovaná spätná väzba), ECL (laser s vonkajšou dutinou) a VCSEL (laser vyžarujúci povrch z vertikálnej dutiny). Na základe týchto aspektov je vysvetlený princíp laditeľných laserov.

Aplikácia optickej komunikácie

Laditeľný laser je kľúčovým optoelektronickým zariadením v novej generácii systému multiplexovania s hustou vlnovou dĺžkou a výmeny fotónov v celooptickej sieti. Jeho aplikácia výrazne zvyšuje kapacitu, flexibilitu a škálovateľnosť prenosového systému s optickými vláknami a realizuje kontinuálne alebo kvázi kontinuálne ladenie v širokom rozsahu vlnových dĺžok.
Spoločnosti a výskumné inštitúcie na celom svete aktívne podporujú výskum a vývoj laditeľných laserov a v tejto oblasti sa neustále dosahuje nový pokrok. Výkon laditeľných laserov sa neustále zlepšuje a náklady sa neustále znižujú. V súčasnosti sa laditeľné lasery delia hlavne do dvoch kategórií: polovodičové laditeľné lasery a laditeľné vláknové lasery.
Polovodičový laserje dôležitým zdrojom svetla v optickom komunikačnom systéme, ktorý sa vyznačuje malými rozmermi, nízkou hmotnosťou, vysokou účinnosťou konverzie, úsporou energie atď., a je ľahké dosiahnuť jednočipovú optoelektronickú integráciu s inými zariadeniami. Dá sa rozdeliť na laditeľný laser s distribuovanou spätnou väzbou, distribuovaný zrkadlový laser Bragg, laser vyžarujúci vertikálny povrch dutiny mikromotorového systému a polovodičový laser s vonkajšou dutinou.
Vývoj laditeľného vláknového lasera ako média zosilnenia a vývoj polovodičovej laserovej diódy ako zdroja pumpy výrazne podporil vývoj vláknových laserov. Laditeľný laser je založený na šírke pásma zosilnenia 80nm dopovaného vlákna a do slučky sa pridáva filtračný prvok na riadenie vlnovej dĺžky lasera a realizáciu ladenia vlnovej dĺžky.
Vývoj laditeľného polovodičového lasera je vo svete veľmi aktívny a pokrok je tiež veľmi rýchly. Keď sa laditeľné lasery postupne približujú k laserom s pevnou vlnovou dĺžkou, pokiaľ ide o náklady a výkon, budú sa nevyhnutne čoraz viac používať v komunikačných systémoch a budú zohrávať dôležitú úlohu v budúcich celooptických sieťach.

Perspektíva rozvoja
Existuje mnoho typov laditeľných laserov, ktoré sa vo všeobecnosti vyvíjajú ďalším zavedením mechanizmov ladenia vlnovej dĺžky na báze rôznych laserov s jednou vlnovou dĺžkou a niektoré komodity boli dodávané na trh v medzinárodnom meradle. Okrem vývoja kontinuálnych optických laditeľných laserov boli hlásené aj laditeľné lasery s integrovanými ďalšími funkciami, ako je laditeľný laser integrovaný s jedným čipom VCSEL a modulátorom elektrickej absorpcie a laser integrovaný s Braggovým reflektorom so vzorkovou mriežkou. a polovodičový optický zosilňovač a modulátor elektrickej absorpcie.
Pretože laser s laditeľnou vlnovou dĺžkou je široko používaný, laditeľný laser rôznych štruktúr môže byť aplikovaný na rôzne systémy a každý má výhody a nevýhody. Polovodičový laser s vonkajšou dutinou môže byť použitý ako širokopásmový laditeľný svetelný zdroj v presných testovacích prístrojoch, pretože má vysoký výstupný výkon a spojitú laditeľnú vlnovú dĺžku. Z hľadiska integrácie fotónov a naplnenia budúcej celooptickej siete môžu byť sľubnými laditeľnými svetelnými zdrojmi pre Z, vzorková mriežka DBR, nadstavbová mriežka DBR a laditeľné lasery integrované s modulátormi a zosilňovačmi.
Laditeľný laser s vláknovou mriežkou s vonkajšou dutinou je tiež sľubným druhom svetelného zdroja, ktorý má jednoduchú štruktúru, úzku šírku čiary a jednoduché spojenie vlákien. Ak je možné modulátor EA integrovať do dutiny, možno ho použiť aj ako vysokorýchlostný laditeľný optický solitonový zdroj. Okrem toho laditeľné vláknové lasery založené na vláknových laseroch zaznamenali v posledných rokoch značný pokrok. Dá sa očakávať, že výkon laditeľných laserov v optických komunikačných svetelných zdrojoch sa bude ďalej zlepšovať a postupne sa bude zvyšovať podiel na trhu s veľmi jasnými vyhliadkami na uplatnenie.