Afstemprincipe van Tunable halfgeleiderlaser (Tunable laser)

Afstemprincipe vanAfstembare halfgeleiderlaser(afstembare laser)

Afstembare halfgeleiderlaser is een soort laser die de golflengte van de laseruitvoer binnen een bepaald bereik continu kan veranderen. Afstembare halfgeleiderlasers maken gebruik van thermische afstemming, elektrische afstemming en mechanische afstemming om de lengte van de holte, het roosterreflectiespectrum, de fase en andere variabelen aan te passen om afstemming van de golflengte te bereiken. Dit soort laser heeft een breed scala aan toepassingen op het gebied van optische communicatie, spectroscopie, detectie, medische en andere gebieden. Figuur 1 toont de basissamenstelling van aafstembare laser, inclusief de lichtversterkingseenheid, de FP-holte bestaande uit de voor- en achterspiegels, en de filtereenheid voor optische modusselectie. Tenslotte kan het optische modusfilter, door de lengte van de reflectieholte aan te passen, de golflengteselectie-uitvoer bereiken.

FIG.1

Afstemmethode en de afleiding ervan

Het stemprincipe van afstembaarhalfgeleider lasershangt voornamelijk af van het veranderen van de fysieke parameters van de laserresonator om continue of discrete veranderingen in de uitgangslasergolflengte te bereiken. Deze parameters omvatten, maar zijn niet beperkt tot, brekingsindex, holtelengte en modusselectie. Hieronder worden enkele algemene afstemmingsmethoden en hun principes beschreven:

1. Afstemming van de dragerinjectie

Het afstemmen van draaggolfinjectie is het veranderen van de brekingsindex van het materiaal door de stroom te veranderen die in het actieve gebied van de halfgeleiderlaser wordt geïnjecteerd, om zo afstemming van de golflengte te bereiken. Wanneer de stroom toeneemt, neemt de dragerconcentratie in het actieve gebied toe, wat resulteert in een verandering in de brekingsindex, die op zijn beurt de lasergolflengte beïnvloedt.

2. Thermische afstemming Thermische afstemming is het veranderen van de brekingsindex en de holtelengte van het materiaal door de bedrijfstemperatuur van de laser te veranderen, om zo afstemming van de golflengte te bereiken. Temperatuurveranderingen beïnvloeden de brekingsindex en de fysieke grootte 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. Veel voorkomende mechanische afstemmingsmethoden zijn onder meer het veranderen van de hoek van het diffractierooster en het verplaatsen van de positie van de spiegel.

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

Samenvattend realiseert het afstemprincipe van de afstembare halfgeleiderlaser voornamelijk golflengteafstemming door de fysieke parameters van de resonator te veranderen. Deze parameters omvatten brekingsindex, holtelengte en modusselectie. Specifieke afstemmingsmethoden omvatten afstemming door middel van draaggolfinjectie, thermische afstemming, mechanische afstemming en elektro-optische afstemming. Elke methode heeft zijn eigen specifieke fysieke mechanisme en wiskundige afleiding, en de selectie van de juiste afstemmingsmethode moet worden overwogen op basis van de specifieke toepassingsvereisten, zoals afstemmingsbereik, afstemmingssnelheid, resolutie en stabiliteit.