నారో లైన్‌విడ్త్ లేజర్ టెక్నాలజీ పార్ట్ వన్

ఈ రోజు, మేము "మోనోక్రోమటిక్" లేజర్‌ను తీవ్ర - ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్‌కు పరిచయం చేస్తాము. దీని ఆవిర్భావం లేజర్ యొక్క అనేక అప్లికేషన్ ఫీల్డ్‌లలోని ఖాళీలను నింపుతుంది మరియు ఇటీవలి సంవత్సరాలలో గురుత్వాకర్షణ తరంగ గుర్తింపు, liDAR, పంపిణీ చేయబడిన సెన్సింగ్, హై-స్పీడ్ కోహెరెంట్ ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది, ఇది "మిషన్" కాదు. లేజర్ శక్తిని మెరుగుపరచడం ద్వారా మాత్రమే పూర్తయింది.

ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ అంటే ఏమిటి?

"లైన్ వెడల్పు" అనే పదం ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లోని లేజర్ యొక్క స్పెక్ట్రల్ లైన్ వెడల్పును సూచిస్తుంది, ఇది సాధారణంగా స్పెక్ట్రం యొక్క సగం-పీక్ పూర్తి వెడల్పు (FWHM) పరంగా లెక్కించబడుతుంది. లైన్‌విడ్త్ ప్రధానంగా ఉత్తేజిత పరమాణువులు లేదా అయాన్‌ల యొక్క ఆకస్మిక రేడియేషన్, ఫేజ్ నాయిస్, రెసొనేటర్ యొక్క యాంత్రిక వైబ్రేషన్, ఉష్ణోగ్రత జిట్టర్ మరియు ఇతర బాహ్య కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది. లైన్ వెడల్పు యొక్క చిన్న విలువ, స్పెక్ట్రం యొక్క స్వచ్ఛత ఎక్కువ, అంటే లేజర్ యొక్క ఏకవర్ణత అంత మంచిది. అటువంటి లక్షణాలతో కూడిన లేజర్‌లు సాధారణంగా చాలా తక్కువ దశ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దం మరియు చాలా తక్కువ సాపేక్ష తీవ్రత శబ్దాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అదే సమయంలో, లేజర్ యొక్క లీనియర్ వెడల్పు విలువ చిన్నది, సంబంధిత పొందిక బలంగా ఉంటుంది, ఇది చాలా పొడవైన పొందిక పొడవుగా వ్యక్తమవుతుంది.

ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క రియలైజేషన్ మరియు అప్లికేషన్

లేజర్ యొక్క పని పదార్ధం యొక్క స్వాభావిక లాభం లైన్‌విడ్త్ ద్వారా పరిమితం చేయబడింది, సాంప్రదాయ ఓసిలేటర్‌పైనే ఆధారపడటం ద్వారా ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్‌ను నేరుగా గ్రహించడం దాదాపు అసాధ్యం. ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను గ్రహించడం కోసం, సాధారణంగా ఫిల్టర్‌లు, గ్రేటింగ్ మరియు ఇతర పరికరాలను ఉపయోగించాల్సిన అవసరం ఉంది, లాంగిట్యూడినల్ మాడ్యులస్‌ను పరిమితం చేయడానికి లేదా ఎంచుకోవడానికి, లాంగిట్యూడినల్ మోడ్‌ల మధ్య నికర లాభ వ్యత్యాసాన్ని పెంచండి. లేజర్ రెసొనేటర్‌లో కొన్ని లేదా ఒకే ఒక్క లాంగిట్యూడినల్ మోడ్ డోలనం. ఈ ప్రక్రియలో, లేజర్ అవుట్‌పుట్‌పై శబ్దం యొక్క ప్రభావాన్ని నియంత్రించడం మరియు బాహ్య వాతావరణం యొక్క కంపనం మరియు ఉష్ణోగ్రత మార్పుల వల్ల ఏర్పడే వర్ణపట రేఖల విస్తరణను తగ్గించడం తరచుగా అవసరం; అదే సమయంలో, ఇది శబ్దం యొక్క మూలాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు లేజర్ రూపకల్పనను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి, ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క స్థిరమైన అవుట్‌పుట్‌ను సాధించడానికి దశ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ నాయిస్ స్పెక్ట్రల్ సాంద్రత యొక్క విశ్లేషణతో కూడా కలపవచ్చు.

వివిధ రకాలైన లేజర్‌ల యొక్క ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ ఆపరేషన్ యొక్క సాక్షాత్కారాన్ని పరిశీలిద్దాం.

(1)సెమీకండక్టర్ లేజర్

సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు కాంపాక్ట్ సైజు, అధిక సామర్థ్యం, ​​దీర్ఘాయువు మరియు ఆర్థిక ప్రయోజనాల ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటాయి.

ఫాబ్రీ-పెరోట్ (FP) ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ సంప్రదాయంలో ఉపయోగించబడుతుందిసెమీకండక్టర్ లేజర్స్సాధారణంగా బహుళ-రేఖాంశ మోడ్‌లో ఊగిసలాడుతుంది మరియు అవుట్‌పుట్ లైన్ వెడల్పు సాపేక్షంగా వెడల్పుగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇరుకైన లైన్ వెడల్పు అవుట్‌పుట్‌ను పొందడానికి ఆప్టికల్ ఫీడ్‌బ్యాక్‌ను పెంచడం అవసరం.

డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ఫీడ్‌బ్యాక్ (DFB) మరియు డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ బ్రాగ్ రిఫ్లెక్షన్ (DBR) అనేవి రెండు సాధారణ అంతర్గత ఆప్టికల్ ఫీడ్‌బ్యాక్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు. చిన్న గ్రేటింగ్ పిచ్ మరియు మంచి తరంగదైర్ఘ్యం ఎంపిక కారణంగా, స్థిరమైన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ అవుట్‌పుట్ సాధించడం సులభం. రెండు నిర్మాణాల మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం గ్రేటింగ్ యొక్క స్థానం: DFB నిర్మాణం సాధారణంగా బ్రాగ్ గ్రేటింగ్ యొక్క ఆవర్తన నిర్మాణాన్ని రెసొనేటర్ అంతటా పంపిణీ చేస్తుంది మరియు DBR యొక్క రెసొనేటర్ సాధారణంగా ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ నిర్మాణం మరియు లాభం ప్రాంతాన్ని ఏకీకృతం చేస్తుంది. ముగింపు ఉపరితలం. అదనంగా, DFB లేజర్‌లు తక్కువ రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ కాంట్రాస్ట్ మరియు తక్కువ రిఫ్లెక్టివిటీతో ఎంబెడెడ్ గ్రేటింగ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. DBR లేజర్‌లు అధిక రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ కాంట్రాస్ట్ మరియు అధిక రిఫ్లెక్టివిటీతో ఉపరితల గ్రేటింగ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. రెండు నిర్మాణాలు పెద్ద ఉచిత స్పెక్ట్రల్ పరిధిని కలిగి ఉంటాయి మరియు కొన్ని నానోమీటర్ల పరిధిలో మోడ్ జంప్ లేకుండా తరంగదైర్ఘ్యం ట్యూనింగ్ చేయగలవు, ఇక్కడ DBR లేజర్ దాని కంటే విస్తృత ట్యూనింగ్ పరిధిని కలిగి ఉంటుంది.DFB లేజర్. అదనంగా, సెమీకండక్టర్ లేజర్ చిప్ యొక్క అవుట్‌గోయింగ్ లైట్‌ను ఫీడ్‌బ్యాక్ చేయడానికి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీని ఎంచుకోవడానికి బాహ్య ఆప్టికల్ మూలకాలను ఉపయోగించే బాహ్య కేవిటీ ఆప్టికల్ ఫీడ్‌బ్యాక్ టెక్నాలజీ, సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ ఆపరేషన్‌ను కూడా గ్రహించగలదు.

(2) ఫైబర్ లేజర్‌లు

ఫైబర్ లేజర్‌లు అధిక పంప్ మార్పిడి సామర్థ్యం, ​​మంచి పుంజం నాణ్యత మరియు అధిక కలపడం సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి లేజర్ ఫీల్డ్‌లో హాట్ రీసెర్చ్ టాపిక్‌లు. సమాచార యుగం నేపథ్యంలో, ఫైబర్ లేజర్‌లు మార్కెట్లో ఉన్న ప్రస్తుత ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లతో మంచి అనుకూలతను కలిగి ఉన్నాయి. ఇరుకైన లైన్ వెడల్పు, తక్కువ శబ్దం మరియు మంచి పొందిక యొక్క ప్రయోజనాలతో సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ దాని అభివృద్ధి యొక్క ముఖ్యమైన దిశలలో ఒకటిగా మారింది.

సింగిల్ లాంగిట్యూడినల్ మోడ్ ఆపరేషన్ అనేది ఫైబర్ లేజర్ యొక్క ప్రధాన అంశంగా ఇరుకైన లైన్-వెడల్పు అవుట్‌పుట్ సాధించవచ్చు, సాధారణంగా సింగిల్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క రెసొనేటర్ యొక్క నిర్మాణం ప్రకారం DFB రకం, DBR రకం మరియు రింగ్ రకంగా విభజించవచ్చు. వాటిలో, DFB మరియు DBR సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌ల పని సూత్రం DFB మరియు DBR సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల మాదిరిగానే ఉంటుంది.

మూర్తి 1లో చూపినట్లుగా, DFB ఫైబర్ లేజర్ అనేది ఫైబర్‌లో పంపిణీ చేయబడిన బ్రాగ్ గ్రేటింగ్‌ను వ్రాయడం. ఓసిలేటర్ యొక్క పని తరంగదైర్ఘ్యం ఫైబర్ కాలం ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది కాబట్టి, గ్రేటింగ్ యొక్క పంపిణీ చేయబడిన ఫీడ్‌బ్యాక్ ద్వారా రేఖాంశ మోడ్‌ను ఎంచుకోవచ్చు. DBR లేజర్ యొక్క లేజర్ రెసొనేటర్ సాధారణంగా ఒక జత ఫైబర్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్‌ల ద్వారా ఏర్పడుతుంది మరియు సింగిల్ లాంగిట్యూడినల్ మోడ్ ప్రధానంగా ఇరుకైన బ్యాండ్ మరియు తక్కువ రిఫ్లెక్టివిటీ ఫైబర్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్‌ల ద్వారా ఎంపిక చేయబడుతుంది. అయినప్పటికీ, దాని పొడవైన రెసొనేటర్, సంక్లిష్టమైన నిర్మాణం మరియు ప్రభావవంతమైన ఫ్రీక్వెన్సీ వివక్ష మెకానిజం లేకపోవడం వల్ల, రింగ్-ఆకారపు కుహరం మోడ్ హోపింగ్‌కు గురవుతుంది మరియు చాలా కాలం పాటు స్థిరమైన రేఖాంశ మోడ్‌లో స్థిరంగా పని చేయడం కష్టం.

మూర్తి 1, సింగిల్ ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క రెండు సాధారణ సరళ నిర్మాణాలుఫైబర్ లేజర్స్