Innstillingsprinsipp for innstillbar halvlederlaser (avstembar laser)

Tuning prinsippet omAvstembar halvlederlaser(Tilpassbar laser)

Tunbar halvlederlaser er en slags laser som kontinuerlig kan endre bølgelengden til laserutgangen i et visst område. Justerbar halvlederlaser tar i bruk termisk tuning, elektrisk tuning og mekanisk tuning for å justere hulromslengden, gitterets refleksjonsspektrum, fase og andre variabler for å oppnå bølgelengdeinnstilling. Denne typen laser har et bredt spekter av bruksområder innen optisk kommunikasjon, spektroskopi, sansing, medisinsk og andre felt. Figur 1 viser den grunnleggende sammensetningen av enavstembar laser, inkludert lysforsterkningsenheten, FP-hulrommet som består av front- og bakspeilene, og filterenheten for valg av optisk modus. Til slutt, ved å justere lengden på refleksjonshulrommet, kan det optiske modusfilteret nå bølgelengdevalgutgangen.

FIG.1

Tuning metode og dens utledning

Tuning-prinsippet for tunablehalvlederlasereavhenger hovedsakelig av å endre de fysiske parameterne til laserresonatoren for å oppnå kontinuerlige eller diskrete endringer i utgangslaserbølgelengden. Disse parameterne inkluderer, men er ikke begrenset til, brytningsindeks, hulromslengde og modusvalg. Følgende beskriver flere vanlige innstillingsmetoder og deres prinsipper:

1. Carrier injeksjon tuning

Bærerinjeksjonsinnstilling er å endre brytningsindeksen til materialet ved å endre strømmen som injiseres i det aktive området av halvlederlaseren, for å oppnå bølgelengdeinnstilling. Når strømmen øker, øker bærerkonsentrasjonen i det aktive området, noe som resulterer i en endring i brytningsindeksen, som igjen påvirker laserbølgelengden.

2. Termisk tuning Termisk tuning er å endre brytningsindeksen og kavitetslengden til materialet ved å endre driftstemperaturen til laseren, for å oppnå bølgelengdeinnstilling. Endringer i temperaturen påvirker brytningsindeksen og fysisk størrelse på materialet.

3. Mekanisk tuning Mekanisk tuning er å oppnå bølgelengdetuning ved å endre posisjonen eller vinkelen til de eksterne optiske elementene til laseren. Vanlige mekaniske innstillingsmetoder inkluderer endring av vinkelen til diffraksjonsgitteret og flytting av speilets posisjon.

4 Elektro-optisk tuning Elektro-optisk tuning oppnås ved å påføre et elektrisk felt på et halvledermateriale for å endre brytningsindeksen til materialet, og derved oppnå bølgelengdetuning. Denne metoden brukes ofte ielektro-optiske modulatorer (EOM) og elektro-optisk innstilte lasere.

Oppsummert realiserer innstillingsprinsippet for avstembar halvlederlaser hovedsakelig bølgelengdeinnstilling ved å endre de fysiske parametrene til resonatoren. Disse parameterne inkluderer brytningsindeks, hulromslengde og modusvalg. Spesifikke tuningmetoder inkluderer tuning av bærerinjeksjon, termisk tuning, mekanisk tuning og elektro-optisk tuning. Hver metode har sin egen spesifikke fysiske mekanisme og matematiske utledning, og valget av riktig innstillingsmetode må vurderes i henhold til de spesifikke applikasjonskravene, som for eksempel innstillingsområde, innstillingshastighet, oppløsning og stabilitet.