Тар сызықтық ендік лазерлік технологияның екінші бөлігі
1960 жылы әлемдегі алғашқы лағыл лазер жоғары шығыс энергиясымен және кең толқын ұзындығымен сипатталатын қатты денелі лазер болды. Қатты денелі лазердің бірегей кеңістіктік құрылымы оны тар сызықтық ендік шығысын жобалауда икемді етеді. Қазіргі уақытта енгізілген негізгі әдістерге қысқа қуыс әдісі, бір жақты сақиналы қуыс әдісі, қуысішілік стандартты әдіс, бұралу маятник режиміндегі қуыс әдісі, көлемдік Брэгг торы әдісі және тұқым себу әдісі жатады.
7-суретте бірнеше типтік бір бойлық режимді қатты денелі лазерлердің құрылымы көрсетілген.
7(a) суретте қуыс ішіндегі FP стандартына негізделген бір бойлық режимді таңдаудың жұмыс принципі көрсетілген, яғни стандарттың тар сызықтық ендік беру спектрі басқа бойлық режимдердің жоғалуын арттыру үшін қолданылады, осылайша басқа бойлық режимдер өткізгіштігінің аздығына байланысты режимдік бәсекелестік процесінде сүзіліп, бір бойлық режим жұмысына қол жеткізіледі. Сонымен қатар, FP стандартының бұрышы мен температурасын басқару және бойлық режим аралығын өзгерту арқылы толқын ұзындығын реттеу шығысының белгілі бір диапазонын алуға болады. 7(b) және (c) суреттерінде бір бойлық режим шығысын алу үшін қолданылатын жазық емес сақиналы осциллятор (NPRO) және бұралу маятник режимінің қуыс әдісі көрсетілген. Жұмыс принципі - сәуленің резонаторда бір бағытта таралуын қамтамасыз ету, кәдімгі тұрған толқын қуысындағы кері бөлшектер санының біркелкі емес кеңістіктік таралуын тиімді түрде жою және осылайша бір бойлық режим шығысына қол жеткізу үшін кеңістіктік тесіктің жану әсерінің әсерінен аулақ болу. Көлемді Брэгг торының (КБТ) режимін таңдау принципі бұрын айтылған жартылай өткізгіш және талшықты тар сызықтық ені бар лазерлерге ұқсас, яғни VБТ-ны сүзгі элементі ретінде пайдалану арқылы, оның жақсы спектрлік селективтілігі мен бұрыштық селективтілігіне негізделген, осциллятор бойлық режимді таңдау рөліне жету үшін белгілі бір толқын ұзындығында немесе диапазонында тербеледі, бұл 7(d) суретте көрсетілген.
Сонымен қатар, бойлық режимді таңдау дәлдігін жақсарту, сызықтық енін одан әрі тарылту немесе сызықтық емес жиілік түрлендіруін және басқа да құралдарды енгізу арқылы режим бәсекелестігінің қарқындылығын арттыру және тар сызықтық енде жұмыс істеген кезде лазердің шығыс толқын ұзындығын кеңейту үшін қажеттіліктерге сәйкес бірнеше бойлық режимді таңдау әдістерін біріктіруге болады, бұл үшін істеу қиын.жартылай өткізгіш лазержәнеталшықты лазерлер.
(4) Бриллюэн лазері
Бриллюэн лазері төмен шуыл, тар сызықтық ені шығыс технологиясын алу үшін ынталандырылған Бриллюэн шашырауы (SBS) әсеріне негізделген, оның принципі фотон мен ішкі акустикалық өрістің өзара әрекеттесуі арқылы Стокс фотондарының белгілі бір жиілік ығысуын тудырады және күшейту өткізу қабілетінде үздіксіз күшейтіледі.
8-суретте SBS түрлендіру деңгейінің диаграммасы және Бриллюэн лазерінің негізгі құрылымы көрсетілген.
Акустикалық өрістің діріл жиілігінің төмен болуына байланысты материалдың Бриллюэн жиілігінің ығысуы әдетте тек 0,1-2 см-1 құрайды, сондықтан сорғы жарығы ретінде 1064 нм лазерді қолданғанда, Стокс толқын ұзындығы көбінесе шамамен 1064,01 нм құрайды, бірақ бұл оның кванттық түрлендіру тиімділігінің өте жоғары екенін білдіреді (теорияда 99,99%-ға дейін). Сонымен қатар, ортаның Бриллюэн күшейту сызықтық ені әдетте тек МГц-гц ретті болғандықтан (кейбір қатты орталардың Бриллюэн күшейту сызықтық ені шамамен 10 МГц), ол 100 ГГц ретті лазер жұмыс затының күшейту сызықтық енінен әлдеқайда аз, сондықтан Бриллюэн лазерінде қоздырылған Стокс қуыста бірнеше рет күшейтілгеннен кейін спектрдің айқын тарылу құбылысын көрсетуі мүмкін, ал оның шығыс сызығының ені сорғы сызығының енінен бірнеше рет тар. Қазіргі уақытта Бриллюэн лазері фотоника саласындағы зерттеу орталығына айналды және өте тар сызықтық ен шығысының Гц және субГц реті туралы көптеген есептер бар.
Соңғы жылдары толқын өткізгіш құрылымы бар Бриллюэн құрылғылары саласында пайда болдымикротолқынды фотоникажәне миниатюризация, жоғары интеграция және жоғары ажыратымдылық бағытында тез дамып келеді. Сонымен қатар, соңғы екі жылда алмас сияқты жаңа кристалды материалдарға негізделген ғарыштық Бриллюэн лазері де адамдардың көзіне түсті, оның толқын өткізгіш құрылымының қуаты мен каскадты SBS бөгетінің қуатындағы инновациялық серпілісі, Бриллюэн лазерінің қуаты 10 Вт-қа дейін, оны қолдануды кеңейтуге негіз қалады.
Жалпы қиылыс
Заманауи білімді үздіксіз зерттеудің арқасында тар сызықтық енді лазерлер, мысалы, бір жиілікті тар сызықтық енді пайдаланатын гравитациялық толқындарды анықтауға арналған LIGO лазерлік интерферометрі сияқты тамаша өнімділігімен ғылыми зерттеулерде таптырмас құралға айналды.лазертолқын ұзындығы 1064 нм болатын және жарықтың сызықтық ені 5 кГц шегінде. Сонымен қатар, толқын ұзындығын реттейтін және режимдік секірісі жоқ тар енді лазерлер, әсіресе когерентті байланыста үлкен қолдану әлеуетін көрсетеді, олар толқын ұзындығын (немесе жиілікті) реттеу үшін толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеуінің (WDM) немесе жиілікті бөлу мультиплекстеуінің (FDM) қажеттіліктерін өте жақсы қанағаттандыра алады және келесі буын мобильді байланыс технологиясының негізгі құрылғысына айналады деп күтілуде.
Болашақта лазерлік материалдар мен өңдеу технологиясының инновациясы лазерлік сызық енін сығуға, жиілік тұрақтылығын жақсартуға, толқын ұзындығы диапазонын кеңейтуге және қуатты жақсартуға ықпал етеді, бұл адамның белгісіз әлемді зерттеуіне жол ашады.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 29 қараша