Tuning-princippet for Tunable halvlederlaser (Tunable laser)

Tuning princippet omAfstembar halvlederlaser(Afstembar laser)

Tunbar halvlederlaser er en slags laser, der kontinuerligt kan ændre bølgelængden af ​​laseroutput i et bestemt område. Afstembar halvlederlaser anvender termisk tuning, elektrisk tuning og mekanisk tuning for at justere kavitetslængden, gitterreflektionsspektrum, fase og andre variabler for at opnå bølgelængdetuning. Denne type laser har en bred vifte af applikationer inden for optisk kommunikation, spektroskopi, sansning, medicinske og andre områder. Figur 1 viser den grundlæggende sammensætning af enindstillelig laser, inklusive lysforstærkningsenheden, FP-hulrummet bestående af for- og bagspejlene og filterenheden til valg af optisk tilstand. Endelig, ved at justere længden af ​​refleksionshulrummet, kan det optiske modusfilter nå udgangen til bølgelængdevalg.

FIG. 1

Tuning metode og dens udledning

Tuning princippet om tunablehalvlederlasereafhænger hovedsageligt af ændring af laserresonatorens fysiske parametre for at opnå kontinuerlige eller diskrete ændringer i outputlaserbølgelængden. Disse parametre omfatter, men er ikke begrænset til, brydningsindeks, hulrumslængde og valg af tilstand. Det følgende beskriver flere almindelige tuningmetoder og deres principper:

1. Indsprøjtning af holderen

Carrier-injection tuning er at ændre brydningsindekset for materialet ved at ændre den strøm, der injiceres i det aktive område af halvlederlaseren, for at opnå bølgelængdetuning. Når strømmen stiger, stiger bærerkoncentrationen i det aktive område, hvilket resulterer i en ændring i brydningsindekset, som igen påvirker laserbølgelængden.

2. Termisk tuning Termisk tuning er at ændre brydningsindekset og kavitetslængden af ​​materialet 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 af ​​laserens eksterne optiske elementer. Almindelige mekaniske afstemningsmetoder omfatter ændring af vinklen på diffraktionsgitteret og flytning af spejlets position.

4 Elektro-optisk tuning Elektro-optisk tuning opnås ved at påføre et elektrisk felt på et halvledermateriale for at ændre materialets brydningsindeks og derved opnå bølgelængdetuning. Denne metode er almindeligt anvendt ielektro-optiske modulatorer (EOM) og elektro-optisk indstillede lasere.

Sammenfattende realiserer tuningsprincippet for afstembar halvlederlaser hovedsagelig bølgelængdejustering ved at ændre resonatorens fysiske parametre. Disse parametre inkluderer brydningsindeks, kavitetslængde og valg af tilstand. Specifikke tuning-metoder omfatter carrier-injection tuning, termisk tuning, mekanisk tuning og elektro-optisk tuning. Hver metode har sin egen specifikke fysiske mekanisme og matematiske udledning, og valget af den passende tuningmetode skal overvejes i henhold til de specifikke applikationskrav, såsom tuningområde, tuninghastighed, opløsning og stabilitet.