Indstillingsprincip for afstemmelig halvlederlaser (afstemmelig laser)

Tuningprincippet forAfstemmelig halvlederlaser(Afstemmelig laser)

En justerbar halvlederlaser er en type laser, der kontinuerligt kan ændre laserens bølgelængde inden for et bestemt område. En justerbar halvlederlaser anvender termisk tuning, elektrisk tuning og mekanisk tuning for at justere kavitetslængden, gitterrefleksionsspektret, fasen og andre variabler for at opnå bølgelængdetuning. Denne type laser har en bred vifte af anvendelser inden for optisk kommunikation, spektroskopi, sensorer, medicin og andre områder. Figur 1 viser den grundlæggende sammensætning af en...justerbar laser, inklusive lysforstærkningsenheden, FP-hulrummet bestående af for- og bagspejle og filterenheden til valg af optisk tilstand. Endelig kan det optiske tilstandsfilter nå bølgelængdevalgsudgangen ved at justere længden af ​​refleksionshulrummet.

FIG.1

Tuningmetode og dens afledning

Tuningprincippet for tunablehalvlederlasereafhænger hovedsageligt af at ændre laserresonatorens fysiske parametre for at opnå kontinuerlige eller diskrete ændringer i laserens udgangsbølgelængde. Disse parametre inkluderer, men er ikke begrænset til, brydningsindeks, kavitetslængde og valg af tilstand. Følgende beskriver flere almindelige tuningsmetoder og deres principper:

1. Indstilling af bærerindsprøjtning

Indstilling af bærerbølgelængden er at ændre materialets brydningsindeks ved at ændre den strøm, der injiceres i halvlederlaserens aktive område, for at opnå bølgelængdeindstilling. Når strømmen stiger, øges bærerkoncentrationen i det aktive område, hvilket resulterer i en ændring i brydningsindekset, hvilket igen påvirker laserens bølgelængde.

2. Termisk tuning Termisk tuning er at ændre materialets brydningsindeks og kavitetslængde ved at ændre laserens driftstemperatur for at opnå bølgelængdetuning. Ændringer i temperatur påvirker materialets brydningsindeks og fysiske størrelse.

3. Mekanisk tuning Mekanisk tuning er at opnå bølgelængdetuning ved at ændre positionen eller vinklen på laserens eksterne optiske elementer. Almindelige mekaniske tuningsmetoder omfatter ændring af vinklen på diffraktionsgitteret og flytning af spejlets position.

4 Elektrooptisk tuning Elektrooptisk tuning opnås ved at påføre et elektrisk felt på et halvledermateriale for at ændre materialets brydningsindeks og derved opnå bølgelængdetuning. Denne metode anvendes almindeligvis ielektrooptiske modulatorer (EOM) og elektrooptisk afstemte lasere.

Kort sagt realiserer tuningprincippet for en afstemmelig halvlederlaser primært bølgelængdetuning ved at ændre resonatorens fysiske parametre. Disse parametre omfatter brydningsindeks, kavitetslængde og modevalg. Specifikke tuningsmetoder omfatter bærerinjektionstuning, termisk tuning, mekanisk tuning og elektrooptisk tuning. Hver metode har sin egen specifikke fysiske mekanisme og matematiske afledning, og valget af den passende tuningmetode skal overvejes i henhold til de specifikke anvendelseskrav, såsom tuningsområde, tuninghastighed, opløsning og stabilitet.