ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ టెక్నాలజీ మొదటి భాగం

ఈరోజు, మనం "మోనోక్రోమాటిక్" లేజర్‌ను తీవ్ర - ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్‌కు పరిచయం చేస్తాము. దీని ఆవిర్భావం లేజర్ యొక్క అనేక అప్లికేషన్ ఫీల్డ్‌లలో ఖాళీలను పూరిస్తుంది మరియు ఇటీవలి సంవత్సరాలలో గురుత్వాకర్షణ తరంగ గుర్తింపు, లిడార్, డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సెన్సింగ్, హై-స్పీడ్ కోహెరెంట్ ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది, ఇది లేజర్ శక్తిని మెరుగుపరచడం ద్వారా మాత్రమే పూర్తి చేయలేని "మిషన్".

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. లైన్ వెడల్పు ప్రధానంగా ఉత్తేజిత అణువులు లేదా అయాన్ల ఆకస్మిక రేడియేషన్, దశ శబ్దం, రెసొనేటర్ యొక్క యాంత్రిక కంపనం, ఉష్ణోగ్రత జిట్టర్ మరియు ఇతర బాహ్య కారకాల ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. లైన్ వెడల్పు విలువ చిన్నది అయితే, స్పెక్ట్రం యొక్క స్వచ్ఛత ఎక్కువగా ఉంటుంది, అంటే, లేజర్ యొక్క మోనోక్రోమటిసిటీ మెరుగ్గా ఉంటుంది. అటువంటి లక్షణాలు కలిగిన లేజర్‌లు సాధారణంగా చాలా తక్కువ దశ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దం మరియు చాలా తక్కువ సాపేక్ష తీవ్రత శబ్దాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అదే సమయంలో, లేజర్ యొక్క లీనియర్ వెడల్పు విలువ తక్కువగా ఉంటే, సంబంధిత పొందిక బలంగా ఉంటుంది, ఇది చాలా పొడవైన పొందిక పొడవుగా వ్యక్తమవుతుంది.

ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క సాక్షాత్కారం మరియు అనువర్తనం

లేజర్ యొక్క పని పదార్ధం యొక్క స్వాభావిక గెయిన్ లైన్‌విడ్త్ ద్వారా పరిమితం చేయబడిన, సాంప్రదాయ ఓసిలేటర్‌పై ఆధారపడటం ద్వారా నారో లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్‌ను నేరుగా గ్రహించడం దాదాపు అసాధ్యం. నారో లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను గ్రహించడానికి, గెయిన్ స్పెక్ట్రమ్‌లో లాంగిట్యూడినల్ మాడ్యులస్‌ను పరిమితం చేయడానికి లేదా ఎంచుకోవడానికి, లాంగిట్యూడినల్ మోడ్‌ల మధ్య నికర లాంగిట్యూడినల్ మోడ్‌ల మధ్య నికర లాంగిట్యూడినల్ తేడాను పెంచడానికి సాధారణంగా ఫిల్టర్‌లు, గ్రేటింగ్ మరియు ఇతర పరికరాలను ఉపయోగించడం అవసరం, తద్వారా లేజర్ రెసొనేటర్‌లో కొన్ని లేదా ఒకే ఒక లాంగిట్యూడినల్ మోడ్ డోలనం ఉంటుంది. ఈ ప్రక్రియలో, లేజర్ అవుట్‌పుట్‌పై శబ్దం ప్రభావాన్ని నియంత్రించడం మరియు బాహ్య వాతావరణం యొక్క కంపనం మరియు ఉష్ణోగ్రత మార్పుల వల్ల కలిగే స్పెక్ట్రల్ లైన్‌ల విస్తరణను తగ్గించడం తరచుగా అవసరం; అదే సమయంలో, శబ్దం యొక్క మూలాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క స్థిరమైన అవుట్‌పుట్‌ను సాధించడానికి, దీనిని దశ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దం స్పెక్ట్రల్ సాంద్రత విశ్లేషణతో కూడా కలపవచ్చు.

అనేక విభిన్న వర్గాల లేజర్‌ల ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ ఆపరేషన్ యొక్క సాక్షాత్కారాన్ని పరిశీలిద్దాం.

(1)సెమీకండక్టర్ లేజర్

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

సాంప్రదాయికంగా ఉపయోగించే ఫాబ్రీ-పెరోట్ (FP) ఆప్టికల్ రెసొనేటర్సెమీకండక్టర్ లేజర్లుసాధారణంగా బహుళ-రేఖాంశ మోడ్‌లో డోలనం చెందుతుంది మరియు అవుట్‌పుట్ లైన్ వెడల్పు సాపేక్షంగా వెడల్పుగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇరుకైన లైన్ వెడల్పు యొక్క 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 తరంగదైర్ఘ్య ఎంపిక కారణంగా, స్థిరమైన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ అవుట్‌పుట్‌ను 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 రిఫ్లెక్షన్ గ్రేటింగ్ నిర్మాణం మరియు ముగింపు ఉపరితలంలో విలీనం చేయబడిన గెయిన్ ప్రాంతంతో కూడి ఉంటుంది. అదనంగా, DFB లేజర్‌లు తక్కువ రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ కాంట్రాస్ట్ మరియు తక్కువ రిఫ్లెక్టివిటీతో ఎంబెడెడ్ గ్రేటింగ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. DBR లేజర్‌లు అధిక రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ కాంట్రాస్ట్ మరియు అధిక రిఫ్లెక్టివిటీతో సర్ఫేస్ గ్రేటింగ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. రెండు నిర్మాణాలు పెద్ద ఉచిత స్పెక్ట్రల్ పరిధిని కలిగి ఉంటాయి మరియు కొన్ని నానోమీటర్ల పరిధిలో మోడ్ జంప్ లేకుండా తరంగదైర్ఘ్య ట్యూనింగ్‌ను నిర్వహించగలవు, ఇక్కడ DBR లేజర్ కంటే విస్తృత ట్యూనింగ్ పరిధిని కలిగి ఉంటుందిDFB లేజర్అదనంగా, సెమీకండక్టర్ లేజర్ చిప్ యొక్క అవుట్‌గోయింగ్ కాంతిని ఫీడ్‌బ్యాక్ చేయడానికి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీని ఎంచుకోవడానికి బాహ్య ఆప్టికల్ ఎలిమెంట్‌లను ఉపయోగించే బాహ్య కుహరం ఆప్టికల్ ఫీడ్‌బ్యాక్ టెక్నాలజీ, సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ ఆపరేషన్‌ను కూడా గ్రహించగలదు.

(2) ఫైబర్ లేజర్లు

ఫైబర్ లేజర్‌లు అధిక పంప్ మార్పిడి సామర్థ్యం, ​​మంచి బీమ్ నాణ్యత మరియు అధిక కలపడం సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి లేజర్ రంగంలో హాట్ పరిశోధన అంశాలు. సమాచార యుగం సందర్భంలో, ఫైబర్ లేజర్‌లు మార్కెట్‌లోని ప్రస్తుత ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లతో మంచి అనుకూలతను కలిగి ఉన్నాయి. ఇరుకైన లైన్ వెడల్పు, తక్కువ శబ్దం మరియు మంచి పొందిక యొక్క ప్రయోజనాలతో కూడిన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ దాని అభివృద్ధిలో ముఖ్యమైన దిశలలో ఒకటిగా మారింది.

సింగిల్ లాంగిట్యూడినల్ మోడ్ ఆపరేషన్ అనేది ఇరుకైన లైన్-వెడల్పు అవుట్‌పుట్‌ను సాధించడానికి ఫైబర్ లేజర్ యొక్క ప్రధాన అంశం, సాధారణంగా సింగిల్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క రెసొనేటర్ 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.

చిత్రం 1లో చూపిన విధంగా, DFB ఫైబర్ లేజర్ పంపిణీ చేయబడిన బ్రాగ్ గ్రేటింగ్‌ను ఫైబర్‌లోకి వ్రాయాలి. ఓసిలేటర్ యొక్క పని తరంగదైర్ఘ్యం ఫైబర్ కాలం ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది కాబట్టి, గ్రేటింగ్ యొక్క పంపిణీ చేయబడిన అభిప్రాయం 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. అయితే, దాని పొడవైన రెసొనేటర్, సంక్లిష్ట నిర్మాణం మరియు ప్రభావవంతమైన ఫ్రీక్వెన్సీ డిస్క్రిమినేషన్ మెకానిజం లేకపోవడం వల్ల, రింగ్-ఆకారపు కుహరం మోడ్ హోపింగ్‌కు గురవుతుంది మరియు స్థిరమైన రేఖాంశ మోడ్‌లో ఎక్కువ కాలం స్థిరంగా పనిచేయడం కష్టం.

చిత్రం 1, ఒకే పౌనఃపున్యం యొక్క రెండు సాధారణ సరళ నిర్మాణాలుఫైబర్ లేజర్లు