నారో లైన్‌విడ్త్ లేజర్ అంటే ఏమిటి?

ఏమిటిఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్?

నారో లైన్‌విడ్త్ లేజర్, “లైన్ విడ్త్” అనే పదం స్పెక్ట్రల్ లైన్ విడ్త్‌ను సూచిస్తుందిలేజర్ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లో, దీనిని సాధారణంగా స్పెక్ట్రమ్ యొక్క హాఫ్-పీక్ ఫుల్ విడ్త్ (FWHM) పరంగా కొలుస్తారు. లైన్‌విడ్త్ ప్రధానంగా ఉత్తేజిత పరమాణువులు లేదా అయాన్‌ల యొక్క ఆకస్మిక వికిరణం, ఫేజ్ నాయిస్, రెసొనేటర్ యొక్క యాంత్రిక కంపనం, ఉష్ణోగ్రత జెట్టర్ మరియు ఇతర బాహ్య కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది. లైన్‌విడ్త్ విలువ ఎంత తక్కువగా ఉంటే, స్పెక్ట్రమ్ యొక్క స్వచ్ఛత అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, అంటే లేజర్ యొక్క మోనోక్రోమాటిసిటీ అంత మెరుగ్గా ఉంటుంది. ఇటువంటి లక్షణాలున్న లేజర్‌లలో సాధారణంగా చాలా తక్కువ ఫేజ్ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ నాయిస్ మరియు చాలా తక్కువ సాపేక్ష తీవ్రత నాయిస్ ఉంటాయి. అదే సమయంలో, లేజర్ యొక్క లీనియర్ విడ్త్ విలువ ఎంత తక్కువగా ఉంటే, దానికి సంబంధించిన కోహెరెన్స్ అంత బలంగా ఉంటుంది, ఇది అత్యంత పొడవైన కోహెరెన్స్ పొడవుగా వ్యక్తమవుతుంది.

సంకుచిత రేఖా వెడల్పు లేజర్ యొక్క ఆవిష్కరణ మరియు అనువర్తనం

లేజర్ యొక్క వర్కింగ్ సబ్‌స్టాన్స్ యొక్క సహజమైన గెయిన్ లైన్‌విడ్త్ పరిమితి కారణంగా, కేవలం సాంప్రదాయ ఆసిలేటర్‌పై ఆధారపడి ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ అవుట్‌పుట్‌ను నేరుగా సాధించడం దాదాపు అసాధ్యం. ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క పనితీరును సాధించడానికి, సాధారణంగా గెయిన్ స్పెక్ట్రమ్‌లోని లాంగిట్యూడినల్ మాడ్యులస్‌ను పరిమితం చేయడానికి లేదా ఎంచుకోవడానికి ఫిల్టర్లు, గ్రేటింగ్ మరియు ఇతర పరికరాలను ఉపయోగించడం అవసరం. దీనివల్ల లాంగిట్యూడినల్ మోడ్‌ల మధ్య నికర గెయిన్ వ్యత్యాసం పెరిగి, లేజర్ రెసొనేటర్‌లో కొన్ని లేదా ఒకే ఒక లాంగిట్యూడినల్ మోడ్ ఆసిలేషన్ మాత్రమే ఉండేలా చేయవచ్చు. ఈ ప్రక్రియలో, లేజర్ అవుట్‌పుట్‌పై నాయిస్ ప్రభావాన్ని నియంత్రించడం, మరియు బాహ్య వాతావరణంలోని కంపనాలు, ఉష్ణోగ్రత మార్పుల వల్ల కలిగే స్పెక్ట్రల్ లైన్‌ల విస్తరణను తగ్గించడం తరచుగా అవసరం; అదే సమయంలో, నాయిస్ మూలాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు లేజర్ డిజైన్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ఫేజ్ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ నాయిస్ స్పెక్ట్రల్ డెన్సిటీ విశ్లేషణతో కూడా దీనిని కలపవచ్చు, తద్వారా ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క స్థిరమైన అవుట్‌పుట్‌ను సాధించవచ్చు.

వివిధ వర్గాల లేజర్‌లలో సంకుచిత లైన్‌విడ్త్ ఆపరేషన్ అమలును పరిశీలిద్దాం.

(1)సెమీకండక్టర్ లేజర్

సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు చిన్న పరిమాణం, అధిక సామర్థ్యం, ​​సుదీర్ఘ జీవితకాలం మరియు ఆర్థిక ప్రయోజనాలు వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటాయి.

సాంప్రదాయ ఫాబ్రీ-పెరోట్ (FP) ఆప్టికల్ రెసోనేటర్సెమీకండక్టర్ లేజర్లుసాధారణంగా ఇది బహు-రేఖాంశ రీతిలో డోలనం చేస్తుంది, మరియు అవుట్‌పుట్ లైన్ వెడల్పు సాపేక్షంగా విస్తృతంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇరుకైన లైన్ వెడల్పు గల అవుట్‌పుట్‌ను పొందడానికి ఆప్టికల్ ఫీడ్‌బ్యాక్‌ను పెంచడం అవసరం.

డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ఫీడ్‌బ్యాక్ (DFB లేజర్) మరియు డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ బ్రాగ్ రిఫ్లెక్షన్ (DBR) అనేవి రెండు విలక్షణమైన అంతర్గత ఆప్టికల్ ఫీడ్‌బ్యాక్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు. చిన్న గ్రేటింగ్ పిచ్ మరియు మంచి తరంగదైర్ఘ్య ఎంపిక సామర్థ్యం కారణంగా, స్థిరమైన ఏక-పౌనఃపున్య ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ అవుట్‌పుట్‌ను సులభంగా సాధించవచ్చు. ఈ రెండు నిర్మాణాల మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం గ్రేటింగ్ యొక్క స్థానంలో ఉంది: DFB లేజర్ నిర్మాణం సాధారణంగా బ్రాగ్ గ్రేటింగ్ యొక్క ఆవర్తన నిర్మాణాన్ని రెసొనేటర్ అంతటా పంపిణీ చేస్తుంది, మరియు DBR యొక్క రెసొనేటర్ సాధారణంగా రిఫ్లెక్షన్ గ్రేటింగ్ నిర్మాణం మరియు చివరి ఉపరితలంపై ఏకీకృతం చేయబడిన గెయిన్ ప్రాంతంతో కూడి ఉంటుంది. అదనంగా, DFB లేజర్‌లు తక్కువ వక్రీభవన సూచిక వ్యత్యాసం మరియు తక్కువ పరావర్తన సామర్థ్యం గల ఎంబెడెడ్ గ్రేటింగ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. DBR లేజర్‌లు అధిక వక్రీభవన సూచిక వ్యత్యాసం మరియు అధిక పరావర్తన సామర్థ్యం గల సర్ఫేస్ గ్రేటింగ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. రెండు నిర్మాణాలకు పెద్ద ఫ్రీ స్పెక్ట్రల్ రేంజ్ ఉంటుంది మరియు కొన్ని నానోమీటర్ల పరిధిలో మోడ్ జంప్ లేకుండా తరంగదైర్ఘ్య ట్యూనింగ్‌ను చేయగలవు, ఇక్కడ DBR లేజర్‌కు DFB లేజర్ కంటే విస్తృతమైన ట్యూనింగ్ రేంజ్ ఉంటుంది.DFB లేజర్దీనికి అదనంగా, సెమీకండక్టర్ లేజర్ చిప్ నుండి వెలువడే కాంతిని ఫీడ్‌బ్యాక్ చేయడానికి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీని ఎంచుకోవడానికి బాహ్య ఆప్టికల్ మూలకాలను ఉపయోగించే బాహ్య కావిటీ ఆప్టికల్ ఫీడ్‌బ్యాక్ టెక్నాలజీ, సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క నారో లైన్‌విడ్త్ ఆపరేషన్‌ను కూడా సాకారం చేయగలదు.

(2) ఫైబర్ లేజర్లు

ఫైబర్ లేజర్‌లు అధిక పంప్ మార్పిడి సామర్థ్యం, ​​మంచి బీమ్ నాణ్యత మరియు అధిక కప్లింగ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి లేజర్ రంగంలో ప్రధాన పరిశోధనాంశాలుగా ఉన్నాయి. సమాచార యుగం నేపథ్యంలో, ఫైబర్ లేజర్‌లు మార్కెట్‌లోని ప్రస్తుత ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లతో మంచి అనుకూలతను కలిగి ఉన్నాయి. ఇరుకైన లైన్ వెడల్పు, తక్కువ శబ్దం మరియు మంచి సంబద్ధత వంటి ప్రయోజనాలతో కూడిన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్, దాని అభివృద్ధిలో ఒక ముఖ్యమైన దిశగా మారింది.

తక్కువ లైన్-వెడల్పు అవుట్‌పుట్‌ను సాధించడానికి ఫైబర్ లేజర్‌లో సింగిల్ లాంగిట్యూడినల్ మోడ్ ఆపరేషన్ కీలకం. సాధారణంగా, రెసొనేటర్ నిర్మాణం ప్రకారం సింగిల్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌లను DFB రకం, DBR రకం మరియు రింగ్ రకంగా విభజించవచ్చు. వీటిలో, DFB లేజర్ మరియు DBR సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌ల పని సూత్రం, DFB మరియు DBR సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల మాదిరిగానే ఉంటుంది.

(3)సాలిడ్ స్టేట్ లేజర్

1960లో, ప్రపంచంలోనే మొట్టమొదటి రూబీ లేజర్ ఒక సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్, ఇది అధిక అవుట్‌పుట్ శక్తి మరియు విస్తృత తరంగదైర్ఘ్య పరిధిని కలిగి ఉంటుంది. సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ యొక్క ప్రత్యేకమైన ప్రాదేశిక నిర్మాణం, ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ అవుట్‌పుట్ రూపకల్పనలో దీనిని మరింత సరళంగా చేస్తుంది. ప్రస్తుతం, అమలులో ఉన్న ప్రధాన పద్ధతులలో షార్ట్ కావిటీ పద్ధతి, వన్-వే రింగ్ కావిటీ పద్ధతి, ఇంట్రాకావిటీ స్టాండర్డ్ పద్ధతి, టార్షన్ పెండ్యులమ్ మోడ్ కావిటీ పద్ధతి, వాల్యూమ్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్ పద్ధతి మరియు సీడ్ ఇంజెక్షన్ పద్ధతి ఉన్నాయి.