Avstemmingsprinsipp for avstembar halvlederlaser (avstembar laser)

Tuningprinsippet forAvstemmbar halvlederlaser(Avstemmbar laser)

En avstemmbar halvlederlaser er en type laser som kontinuerlig kan endre bølgelengden til laserutgangen innenfor et visst område. En avstemmbar halvlederlaser bruker termisk avstemming, elektrisk avstemming og mekanisk avstemming for å justere hulromslengden, gitterrefleksjonsspekteret, fasen og andre variabler for å oppnå bølgelengdeavstemming. Denne typen laser har et bredt spekter av bruksområder innen optisk kommunikasjon, spektroskopi, sensorer, medisin og andre felt. Figur 1 viser den grunnleggende sammensetningen av enavstemmbar 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

Tuningmetode og dens avledning

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

1. Tuning av bærerinnsprøytning

Bærebærerinjeksjonstuning er å endre materialets brytningsindeks ved å endre strømmen som injiseres i det aktive området av halvlederlaseren, for å oppnå bølgelengdetuning. Når strømmen øker, øker bærebærerkonsentrasjonen i det aktive området, noe som resulterer i en endring i brytningsindeksen, som igjen påvirker laserens bølgelengde.

2. Termisk justering Termisk justering er å endre brytningsindeksen og hulromslengden til materialet ved å endre laserens driftstemperatur for å oppnå bølgelengdejustering. Temperaturendringer påvirker brytningsindeksen og den fysiske størrelsen til materialet.

3. Mekanisk justering Mekanisk justering er å oppnå bølgelengdejustering ved å endre posisjonen eller vinkelen til laserens eksterne optiske element. Vanlige mekaniske justeringsmetoder inkluderer å endre vinkelen på diffraksjonsgitteret og flytte speilets posisjon.

4 Elektrooptisk tuning Elektrooptisk tuning oppnås ved å påføre et elektrisk felt på et halvledermateriale for å endre materialets brytningsindeks, og dermed oppnå bølgelengdetuning. Denne metoden brukes ofte ielektrooptiske modulatorer (EOM) og elektrooptisk innstilte lasere.

Oppsummert realiserer tuningprinsippet til en avstembar halvlederlaser hovedsakelig bølgelengdetuning ved å endre resonatorens fysiske parametere. Disse parameterne inkluderer brytningsindeks, hulromslengde og modusvalg. Spesifikke tuningsmetoder inkluderer bærerinjeksjonstuning, termisk tuning, mekanisk tuning og elektrooptisk tuning. Hver metode har sin egen spesifikke fysiske mekanisme og matematiske utledning, og valget av passende tuningmetode må vurderes i henhold til de spesifikke applikasjonskravene, for eksempel tuningsområde, tuninghastighet, oppløsning og stabilitet.