Afstemprincipe van een afstembare halfgeleiderlaser (afstembare laser)

Stemprincipe vanAfstembaar halfgeleiderlaser(Afstembare laser)

Een afstembaar halfgeleiderlaser is een type laser dat de golflengte van de laseruitvoer binnen een bepaald bereik continu kan veranderen. Bij een afstembaar halfgeleiderlaser worden thermische, elektrische en mechanische afstemming toegepast om de caviteitslengte, het reflectiespectrum van het rooster, de fase en andere variabelen aan te passen. Dit type laser heeft een breed scala aan toepassingen in optische communicatie, spectroscopie, sensoren, de medische sector en andere gebieden. Figuur 1 toont de basisopzet van een afstembaar halfgeleiderlaser.afstembare laserDit omvat de lichtversterkingseenheid, de Fabry-Perot-holte bestaande uit de voor- en achterspiegels, en de optische modusselectiefiltereenheid. Door de lengte van de reflectieholte aan te passen, kan de optische modusfilter de gewenste golflengte-uitvoer realiseren.

FIG.1

Afstemmingsmethode en de afleiding ervan

Het afstemmingsprincipe van afstembaarhalfgeleiderlasersHet afstemmen van de laser hangt voornamelijk af van het wijzigen van de fysieke parameters van de laserresonator om continue of discrete veranderingen in de golflengte van de laseruitgang te bewerkstelligen. Deze parameters omvatten onder andere de brekingsindex, de caviteitslengte en de modusselectie. Hieronder worden enkele veelgebruikte afstemmethoden en hun principes beschreven:

1. Afstelling van de draaggolfinjectie

Het afstemmen van de ladingsinjectie houdt in dat de brekingsindex van het materiaal wordt veranderd door de stroom die in het actieve gebied van de halfgeleiderlaser wordt geïnjecteerd aan te passen, om zo de golflengte af te stemmen. Wanneer de stroom toeneemt, neemt de ladingsconcentratie in het actieve gebied toe, wat resulteert in een verandering van de brekingsindex en daarmee de lasergolflengte beïnvloedt.

2. Thermische afstemming Thermische afstemming houdt in dat de brekingsindex en de caviteitslengte van het materiaal worden gewijzigd door de bedrijfstemperatuur van de laser aan te passen, om zo golflengteafstemming te bereiken. Temperatuurveranderingen beïnvloeden de brekingsindex en de fysieke afmetingen van het materiaal.

3. Mechanische afstemming Mechanische afstemming is het bereiken van golflengteafstemming door de positie of hoek van de externe optische elementen van de laser te veranderen. Gangbare methoden voor mechanische afstemming zijn onder andere het veranderen van de hoek van het diffractierooster en het verplaatsen van de spiegel.

4 Elektro-optische afstemming Elektro-optische afstemming wordt bereikt door een elektrisch veld toe te passen op een halfgeleidermateriaal om de brekingsindex van het materiaal te veranderen, waardoor golflengteafstemming mogelijk wordt. Deze methode wordt veelvuldig gebruikt inelektro-optische modulatoren (EOM) en elektro-optisch afgestemde lasers.

Samenvattend komt het afstemmingsprincipe van een afstembaar halfgeleiderlaser er vooral op neer dat de golflengte wordt aangepast door de fysische parameters van de resonator te wijzigen. Deze parameters omvatten de brekingsindex, de caviteitslengte en de modusselectie. Specifieke afstemmingsmethoden zijn onder andere afstemming door middel van ladingsinjectie, thermische afstemming, mechanische afstemming en elektro-optische afstemming. Elke methode heeft zijn eigen specifieke fysische mechanisme en wiskundige afleiding, en de keuze voor de juiste afstemmingsmethode moet worden afgestemd op de specifieke toepassingsvereisten, zoals afstemmingsbereik, afstemmingssnelheid, resolutie en stabiliteit.