Ontwikkeling en marktstatus van afstembare laser Deel twee

Ontwikkeling en marktstatus van afstembare laser (deel twee)

Werkingsprincipe vanafstembare laser

Er zijn grofweg drie principes voor het bereiken van afstemming van de lasergolflengte. Meestafstembare lasersgebruik werkstoffen met brede fluorescerende lijnen. De resonatoren waaruit de laser bestaat, hebben slechts zeer lage verliezen over een zeer smal golflengtebereik. Daarom is de eerste het veranderen van de golflengte van de laser door het veranderen van de golflengte die overeenkomt met het gebied met laag verlies van de resonator door sommige elementen (zoals een rooster). De tweede is om het energieniveau van de laserovergang te verschuiven door enkele externe parameters te veranderen (zoals magnetisch veld, temperatuur, enz.). De derde is het gebruik van niet-lineaire effecten om golflengtetransformatie en afstemming te bereiken (zie niet-lineaire optica, gestimuleerde Raman-verstrooiing, optische frequentieverdubbeling, optische parametrische oscillatie). Typische lasers die tot de eerste afstemmodus behoren, zijn kleurstoflasers, chrysoberyllasers, kleurcentrumlasers, afstembare hogedrukgaslasers en afstembare excimeerlasers.

Afstembare laser vanuit het perspectief van realisatietechnologie is hoofdzakelijk onderverdeeld in: huidige regeltechnologie, temperatuurregeltechnologie en mechanische regeltechnologie.
Onder hen is de elektronische besturingstechnologie bedoeld om golflengteafstemming te bereiken door de injectiestroom te veranderen, met afstemsnelheid op NS-niveau, een brede afstembandbreedte, maar een klein uitgangsvermogen, gebaseerd op de elektronische besturingstechnologie, voornamelijk SG-DBR (sampling grating DBR) en GCSR-laser (hulprooster directionele koppeling achterwaartse bemonsteringsreflectie). De temperatuurcontroletechnologie verandert de uitgangsgolflengte van de laser door de brekingsindex van het actieve gebied van de laser te veranderen. De technologie is eenvoudig, maar langzaam en kan worden aangepast met een smalle bandbreedte van slechts enkele nm. De belangrijkste zijn gebaseerd op temperatuurregelingstechnologieDFB-laser(gedistribueerde feedback) en DBR-laser (gedistribueerde Bragg-reflectie). Mechanische besturing is voornamelijk gebaseerd op MEMS-technologie (micro-elektro-mechanisch systeem) om de selectie van de golflengte te voltooien, met een grote instelbare bandbreedte en een hoog uitgangsvermogen. De belangrijkste structuren gebaseerd op mechanische besturingstechnologie zijn DFB (gedistribueerde feedback), ECL (laser met externe holte) en VCSEL (oppervlakte-emitterende laser met verticale holte). Vanuit deze aspecten van het principe van afstembare lasers wordt het volgende uitgelegd.

Optische communicatietoepassing

Afstembare laser is een belangrijk opto-elektronisch apparaat in een nieuwe generatie multiplexsystemen met dichte golflengteverdeling en fotonenuitwisseling in een volledig optisch netwerk. De toepassing ervan vergroot de capaciteit, flexibiliteit en schaalbaarheid van optische vezeltransmissiesystemen aanzienlijk en heeft continue of quasi-continue afstemming in een breed golflengtebereik gerealiseerd.
Bedrijven en onderzoeksinstellingen over de hele wereld bevorderen actief het onderzoek en de ontwikkeling van afstembare lasers, en er wordt voortdurend nieuwe vooruitgang geboekt op dit gebied. De prestaties van afstembare lasers worden voortdurend verbeterd en de kosten worden voortdurend verlaagd. Momenteel worden afstembare lasers hoofdzakelijk onderverdeeld in twee categorieën: afstembare halfgeleiderlasers en afstembare fiberlasers.
Halfgeleiderlaseris een belangrijke lichtbron in een optisch communicatiesysteem, dat de kenmerken heeft van klein formaat, lichtgewicht, hoge conversie-efficiëntie, energiebesparing, enz., en gemakkelijk te bereiken opto-elektronische integratie met één chip met andere apparaten. Het kan worden onderverdeeld in afstembare gedistribueerde feedbacklaser, gedistribueerde Bragg-spiegellaser, micromotorsysteem verticale holte-oppervlakte-emitterende laser en halfgeleiderlaser met externe holte.
De ontwikkeling van de afstembare fiberlaser als versterkingsmedium en de ontwikkeling van de halfgeleiderlaserdiode als pompbron heeft de ontwikkeling van fiberlasers enorm bevorderd. De afstembare laser is gebaseerd op de 80 nm versterkingsbandbreedte van de gedoteerde vezel, en het filterelement wordt aan de lus toegevoegd om de lasergolflengte te regelen en de golflengteafstemming te realiseren.
De ontwikkeling van afstembare halfgeleiderlasers is zeer actief in de wereld en de vooruitgang gaat ook erg snel. Naarmate afstembare lasers qua kosten en prestaties geleidelijk lasers met een vaste golflengte benaderen, zullen ze onvermijdelijk steeds vaker in communicatiesystemen worden gebruikt en een belangrijke rol spelen in toekomstige volledig optische netwerken.

Ontwikkelingsperspectief
Er zijn veel soorten afstembare lasers, die over het algemeen worden ontwikkeld door het verder introduceren van mechanismen voor het afstemmen van de golflengte op basis van verschillende lasers met één golflengte, en er zijn internationaal enkele producten op de markt gebracht. Naast de ontwikkeling van continue optische afstembare lasers zijn er ook afstembare lasers met geïntegreerde andere functies gerapporteerd, zoals de afstembare laser geïntegreerd met een enkele chip van VCSEL en een elektrische absorptiemodulator, en de laser geïntegreerd met een Bragg-reflector met monsterrooster. en een optische halfgeleiderversterker en een elektrische absorptiemodulator.
Omdat de afstembare laser op grote schaal wordt gebruikt, kan de afstembare laser van verschillende structuren op verschillende systemen worden toegepast, en elk heeft voor- en nadelen. Halfgeleiderlaser met externe holte kan worden gebruikt als een breedband-afstembare lichtbron in precisietestinstrumenten vanwege het hoge uitgangsvermogen en de continue afstembare golflengte. Vanuit het perspectief van fotonenintegratie en het voldoen aan het toekomstige volledig optische netwerk kunnen monsterrooster DBR, supergestructureerde rooster DBR en afstembare lasers geïntegreerd met modulatoren en versterkers veelbelovende afstembare lichtbronnen zijn voor Z.
Afstembare vezelroosterlaser met externe holte is ook een veelbelovend soort lichtbron, die een eenvoudige structuur, smalle lijnbreedte en gemakkelijke vezelkoppeling heeft. Als de EA-modulator in de holte kan worden geïntegreerd, kan deze ook worden gebruikt als een op hoge snelheid afstembare optische solitonbron. Daarnaast hebben afstembare fiberlasers op basis van fiberlasers de afgelopen jaren flinke vooruitgang geboekt. Verwacht kan worden dat de prestaties van afstembare lasers in lichtbronnen voor optische communicatie verder zullen worden verbeterd, en dat het marktaandeel geleidelijk zal toenemen, met zeer goede toepassingsvooruitzichten.