Vývoj a trhový stav laditeľného laseru, druhá časť

Vývoj a trhový stav laditeľného laseru (druhá časť)

Princíp fungovanialaditeľný laser

Existujú zhruba tri princípy na dosiahnutie ladenia vlnovej dĺžky laseru. Väčšinaladiteľné laserypoužívajú pracovné látky so širokými fluorescenčnými čiarami. Rezonátory, ktoré tvoria laser, majú veľmi nízke straty iba vo veľmi úzkom rozsahu vlnových dĺžok. Preto prvou možnosťou je zmena vlnovej dĺžky laseru zmenou vlnovej dĺžky zodpovedajúcej oblasti s nízkymi stratami rezonátora pomocou niektorých prvkov (napríklad mriežky). Druhou možnosťou je posun energetickej hladiny laserového prechodu zmenou niektorých vonkajších parametrov (napríklad magnetického poľa, teploty atď.). Treťou možnosťou je použitie nelineárnych efektov na dosiahnutie transformácie a ladenia vlnovej dĺžky (pozri nelineárna optika, stimulovaný Ramanov rozptyl, zdvojnásobenie optickej frekvencie, optická parametrická oscilácia). Typické lasery patriace do prvého ladiacieho režimu sú farbivové lasery, chryzoberylové lasery, lasery s farebným centrom, laditeľné vysokotlakové plynové lasery a laditeľné excimérové ​​lasery.

Laditeľný laser z hľadiska realizačnej technológie sa delí hlavne na: technológiu riadenia prúdu, technológiu riadenia teploty a technológiu mechanického riadenia.
Medzi nimi je technológia elektronického riadenia, ktorá dosahuje ladenie vlnovej dĺžky zmenou vstrekovacieho prúdu s rýchlosťou ladenia na úrovni NS, širokou šírkou pásma ladenia, ale malým výstupným výkonom, založená na technológii elektronického riadenia, najmä SG-DBR (vzorkovacia mriežka DBR) a GCSR lasere (pomocná mriežka so smerovým prepojením a spätným vzorkovaním odrazu). Technológia riadenia teploty mení výstupnú vlnovú dĺžku laseru zmenou indexu lomu aktívnej oblasti laseru. Táto technológia je jednoduchá, ale pomalá a dá sa nastaviť s úzkou šírkou pásma len niekoľko nm. Hlavné technológie založené na technológii riadenia teploty sú...DFB laser(distribuovaná spätná väzba) a DBR laser (distribuovaný Braggov odraz). Mechanické riadenie je založené hlavne na technológii MEMS (mikroelektromechanický 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 (externý dutinový laser) a VCSEL (vertikálny dutinový laser emitujúci povrch). Na základe týchto aspektov je vysvetlený princíp laditeľných laserov.

Aplikácia optickej komunikácie

Laditeľný laser je kľúčovým optoelektronickým zariadením v novej generácii hustého multiplexného systému delenia vlnových dĺžok a výmeny fotónov v plne optickej sieti. Jeho použitie výrazne zvyšuje kapacitu, flexibilitu a škálovateľnosť optického prenosového systému a umožňuje 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 na dve kategórie: 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 umožňuje jednoduchú optoelektronickú integráciu s inými zariadeniami pomocou jedného čipu. Možno ho rozdeliť na laditeľný distribuovaný spätnoväzobný laser, distribuovaný Braggův zrkadlový laser, laser s vertikálnou dutinou a povrchovým vyžarovaním s mikromotorovým systémom a polovodičový laser s vonkajšou dutinou.
Vývoj laditeľného vláknového laseru ako zosilňovacieho média a vývoj polovodičovej laserovej diódy ako zdroja čerpania výrazne podporil vývoj vláknových laserov. Laditeľný laser je založený na zosilňovacej šírke pásma dopovaného vlákna 80 nm a do slučky je pridaný filtračný prvok na riadenie vlnovej dĺžky laseru a realizáciu ladenia vlnovej dĺžky.
Vývoj laditeľných polovodičových laserov je vo svete veľmi aktívny a pokrok je tiež veľmi rýchly. Keďže sa laditeľné lasery postupne približujú laserom s pevnou vlnovou dĺžkou z hľadiska nákladov a výkonu, budú sa nevyhnutne čoraz viac používať v komunikačných systémoch a budú zohrávať dôležitú úlohu v budúcich plne optických sieťach.

Perspektíva rozvoja
Existuje mnoho typov laditeľných laserov, ktoré sa vo všeobecnosti vyvíjajú ďalším zavádzaním mechanizmov ladenia vlnovej dĺžky na základe rôznych laserov s jednou vlnovou dĺžkou a niektoré komodity boli dodané na medzinárodný trh. Okrem vývoja kontinuálnych optických laditeľných laserov boli hlásené aj laditeľné lasery s integrovanými ďalšími funkciami, ako napríklad laditeľný laser integrovaný s jedným čipom VCSEL a elektrickým absorpčným modulátorom a laser integrovaný s Braggovým reflektorom s mriežkou vzorky a polovodičovým optickým zosilňovačom a elektrickým absorpčným modulátorom.
Pretože laser s laditeľnou vlnovou dĺžkou sa široko používa, laditeľné lasery rôznych štruktúr sa dajú použiť v rôznych systémoch a každá má svoje výhody a nevýhody. Polovodičový laser s vonkajšou dutinou sa môže použiť ako širokopásmový laditeľný zdroj svetla v presných testovacích prístrojoch vďaka svojmu vysokému výstupnému výkonu a kontinuálne laditeľnej vlnovej dĺžke. Z hľadiska integrácie fotónov a splnenia budúcej plne optickej siete môžu byť sľubnými laditeľnými zdrojmi svetla pre Z vzorkovaciu mriežkovú DBR, superštruktúrovanú mriežkovú DBR a laditeľné lasery integrované s modulátormi a zosilňovačmi.
Laditeľný laser s vláknovou mriežkou a vonkajšou dutinou je tiež sľubným druhom svetelného zdroja, ktorý má jednoduchú štruktúru, úzku šírku čiary a jednoduché prepojenie vlákien. Ak je možné EA modulátor integrovať do dutiny, možno ho použiť aj ako vysokorýchlostný laditeľný optický solitónový zdroj. Okrem toho laditeľné vláknové lasery založené na vláknových laseroch dosiahli v posledných rokoch značný pokrok. Dá sa očakávať, že výkon laditeľných laserov v optických komunikačných svetelných zdrojoch sa bude ďalej zlepšovať a ich podiel na trhu sa bude postupne zvyšovať s veľmi sľubnými vyhliadkami na využitie.