Tor chiziq kengligi lazer texnologiyasini bilasizmi?

Lazerlar haqida o'ylaganingizda nima deb o'ylaysiz? A  lazer qilichi ishlatilgan Yulduzli urushlarda general Grievous tomonidan? Yoki Resident Evilning halokatli lazer kanallaridan biri? Yoki Skottning X-Men dan hamma narsani yoqib yuborishi mumkin bo'lgan lazerli ko'zlari? Ma'lumki, bu "lazerlar" ko'pincha ba'zi ilmiy-fantastik asarlarda yuqori quvvat va yuqori energiya shaklida paydo bo'lib, katta kuchni ko'rsatadi (1-rasmga qarang).

Haqiqiy hayotda lazerlar tibbiyotning lazerli kosmetologiya va miyopiyani davolashdan tortib, lazer markalash, kesish va payvandlash kabi sanoat ishlab chiqarish sohalariga, shuningdek, radarni aniqlash, mikroskopik kabi ilg'or ilmiy sohalarga ham yashirincha kirib bordi. tasvirlash va so'nggi yillarda paydo bo'lgan kvant aloqasi. Hozirgi vaqtda lazer texnologiyasi milliy mudofaa xavfsizligi, biotibbiyot, aqlli ishlab chiqarish va axborotni rivojlantirishga katta hissa qo'shdi.

Biroq, bizga kerak bo'lgan lazerlar filmda ko'rsatilganidek, yuqori quvvat va ajoyib "o'limga" ega bo'lishi kerakmi?

Avvalo, lazerning an'anaviy yorug'lik manbasidan farq qiladigan asosiy xususiyatlarini ko'rib chiqishimiz kerak, 2-rasmda ko'rsatilganidek, biz ilgari kino va televidenie ishlarida aytib o'tganimizdek, lazer kuchli xususiyatlarga ega, odatda yorug'lik (kuch) bilan mutanosib. ) lazerning, balki lazerni aks ettiradi, yaxshi yo'nalish xususiyatlariga ega.

Bundan tashqari, monoxromatiklik va izchillik ham diqqat markazida. Oddiy yorug'lik manbai tomonidan chiqarilgan yorug'lik odatda chastotada farq qiladi, shuning uchun u turli xil ranglarni o'z ichiga oladi va lazer tomonidan chiqarilgan turli xil fotonlar bir xil chastotaga ega, shuning uchun u juda zo'r monoxromatik yorug'lik manbai. Nafaqat bu emas, chunki lazerning qo'zg'atilgan nurlanish fotonlari fazada izchil bo'lganligi sababli, rezonator ta'sirida lazer nurining ko'ndalang kesimidagi nuqtalar o'rtasida qat'iy faza munosabati mavjud, shuning uchun oddiy yorug'lik manbai bilan solishtirganda, kogerentlik. lazer ham ajoyib. Lazerning ajoyib monoxromatiklik va kogerentlik xususiyatlari bilan birgalikda, hatto kilovatt va 10,{2}} vattli yuqori quvvatli "galo" bo'lmasa ham, lazerlardan spektral texnologiya, optik o'lchash va boshqa sohalarda keng foydalanish mumkin.

Lazerning xususiyatlari an'anaviy yorug'lik manbalaridan farq qiladi

Bugun biz "monoxromatik" lazerni ekstremal - tor chiziqli lazer bilan tanishtiramiz. Uning paydo bo'lishi lazerning ko'plab qo'llanilish sohalaridagi bo'shliqlarni to'ldiradi va so'nggi yillarda gravitatsiyaviy to'lqinlarni aniqlash, liDAR, taqsimlangan sezish, yuqori tezlikdagi kogerent optik aloqa va boshqa sohalarda keng qo'llanilmoqda, bu esa "missiya" dir. faqat lazer kuchini yaxshilash orqali yakunlanishi mumkin.

Tor chiziqli lazerni amalga oshirish va qo'llash

Lazerning ishchi moddasiga xos bo'lgan chiziq kengligi bilan cheklangan, an'anaviy osilatorning o'ziga tayanib, tor chiziqli lazerning chiqishini to'g'ridan-to'g'ri amalga oshirish deyarli mumkin emas. Tor chiziqli lazerning ishlashini amalga oshirish uchun odatda daromad spektridagi bo'ylama modulni cheklash yoki tanlash va bo'ylama rejimlar orasidagi aniq daromad farqini oshirish uchun filtrlar, panjara va boshqa qurilmalardan foydalanish kerak bo'ladi. lazer rezonatorida bir nechta yoki hatto bitta bo'ylama rejimli tebranish. Ushbu jarayonda ko'pincha shovqinning lazer chiqishiga ta'sirini nazorat qilish va tashqi muhitning tebranishlari va harorat o'zgarishi natijasida spektral chiziqlarning kengayishini minimallashtirish kerak; Shu bilan birga, shovqin manbasini tushunish va tor chiziqli lazerning barqaror chiqishiga erishish uchun lazer dizaynini optimallashtirish uchun faza yoki chastotali shovqin spektral zichligini tahlil qilish bilan birlashtirilishi mumkin.

Keling, bir nechta turli toifadagi lazerlarning tor chiziq kengligida ishlashini ko'rib chiqaylik.

1) yarimo'tkazgichli lazer

Yarimo'tkazgichli lazerlar ixcham o'lcham, yuqori samaradorlik, uzoq umr va iqtisodiy afzalliklarga ega.

An'anaviy yarimo'tkazgichli lazerlarda ishlatiladigan Fabry-Perot (FP) optik rezonatori odatda ko'p uzunlamasına rejimda tebranadi va chiqish chizig'ining kengligi nisbatan kengdir, shuning uchun tor chiziq kengligining chiqishini olish uchun optik aloqani oshirish kerak.

Tarqalgan geribildirim (DFB) va taqsimlangan Bragg aks ettirish (DBR) ikkita tipik ichki optik aloqa yarimo'tkazgichli lazerdir. Ularning tuzilmalari va chiqish spektrlari rasmda ko'rsatilgan. 5. Kichik panjara pitch va yaxshi to'lqin uzunligi selektivligi tufayli barqaror yagona chastotali tor chiziq kengligi chiqishiga erishish oson. Ikkala tuzilma o'rtasidagi asosiy farq panjaraning joylashuvidir: DFB strukturasi odatda Bragg panjarasining davriy tuzilishini rezonator bo'ylab taqsimlaydi va DBR rezonatori odatda aks ettiruvchi panjara tuzilishidan va integratsiyalashgan daromad mintaqasidan iborat. oxirgi yuzasi. Bunga qo'shimcha ravishda, DFB lazerlari past sinishi ko'rsatkichi kontrasti va kam aks ettiruvchi ko'milgan panjaralardan foydalanadi. DBR lazerlari yuqori sinishi indeksli kontrastli va yuqori aks ettiruvchi sirt panjaralaridan foydalanadi. Ikkala struktura ham katta erkin spektral diapazonga ega va bir necha nanometr diapazonida rejimga sakrashsiz to'lqin uzunligini sozlashni amalga oshirishi mumkin, bu erda DBR lazeri DFB lazeriga qaraganda kengroq sozlash diapazoniga ega.

Bunga qo'shimcha ravishda, yarimo'tkazgich lazer chipining chiquvchi yorug'ligini qaytarish va chastotani tanlash uchun tashqi optik elementlardan foydalanadigan tashqi bo'shliq optik aloqa texnologiyasi yarimo'tkazgich lazerining tor chiziqli ishini ham amalga oshirishi mumkin.

2) tolali lazerlar

Elyaf lazerlari yuqori nasos konvertatsiya samaradorligiga, yaxshi nur sifatiga va yuqori ulanish samaradorligiga ega, ular lazer sohasidagi issiq tadqiqot mavzulari hisoblanadi. Axborot asrida tolali lazerlar bozorda mavjud optik tolali aloqa tizimlariga yaxshi mos keladi. Tor chiziq kengligi, past shovqin va yaxshi uyg'unlik afzalliklariga ega bo'lgan yagona chastotali tolali lazer uning rivojlanishining muhim yo'nalishlaridan biriga aylandi.

Yagona uzunlamasına rejimda ishlash tor chiziq kengligi chiqishiga erishish uchun tolali lazerning yadrosi bo'lib, odatda bitta chastotali tolali lazer rezonatorining tuzilishiga ko'ra DFB turiga, DBR turiga va halqa turiga bo'linishi mumkin. Ular orasida DFB va DBR bir chastotali tolali lazerlarning ishlash printsipi DFB va DBR yarimo'tkazgichli lazerlarga o'xshaydi.

DFB tolali lazer tolaga taqsimlangan Bragg panjarasini yozish uchun mo'ljallangan. Osilatorning ish to'lqin uzunligi tolalar davriga ta'sir qilganligi sababli, uzunlamasına rejim panjaraning taqsimlangan fikr-mulohazasi bilan tanlanishi mumkin. DBR lazerining lazerli rezonatori odatda bir juft tolali Bragg panjaralari bilan hosil bo'ladi va bitta uzunlamasına rejim asosan tor tarmoqli va past aks ettiruvchi tolali Bragg panjaralari tomonidan tanlanadi. Biroq, uzoq rezonator, murakkab tuzilish va samarali chastotali diskriminatsiya mexanizmining yo'qligi sababli, halqa shaklidagi bo'shliq rejimga sakrashga moyil bo'lib, uzoq vaqt davomida doimiy uzunlamasına rejimda barqaror ishlash qiyin.

3) Qattiq holatdagi lazer

1960 yilda dunyodagi birinchi yoqutli lazer qattiq holatda lazer bo'lib, yuqori chiqish energiyasi va kengroq to'lqin uzunligi qamrovi bilan ajralib turadi. Qattiq holatdagi lazerning noyob fazoviy tuzilishi uni tor chiziq kengligini loyihalashda yanada moslashuvchan qiladi. Hozirgi vaqtda amalga oshirilgan asosiy usullar orasida qisqa bo'shliq usuli, bir tomonlama halqa bo'shlig'i usuli, intrakavit standart usuli, torsion sarkaç rejimi bo'shlig'i usuli, hajmli Bragg panjara usuli va urug'larni quyish usuli mavjud.

Bog'lanish uchun ma'lumot:

Agar sizda biron bir fikr bo'lsa, biz bilan gaplashing. Mijozlarimiz qayerda bo'lishidan va bizning talablarimiz qanday bo'lishidan qat'i nazar, biz mijozlarimizga yuqori sifat, arzon narxlar va eng yaxshi xizmatni taqdim etish maqsadimizga amal qilamiz.