파장 가변 레이저 개발 및 시장 현황 Part 2

파장 가변 레이저 개발 및 시장 현황(후편)

작동 원리조정 가능한 레이저

레이저 파장 튜닝을 달성하는 데는 대략 세 가지 원칙이 있습니다. 최대조정 가능한 레이저형광선이 넓은 작동 물질을 사용하십시오. 레이저를 구성하는 공진기는 매우 좁은 파장 범위에서만 손실이 매우 낮습니다. 따라서 첫 번째는 격자와 같은 일부 요소에 의해 공진기의 저손실 영역에 해당하는 파장을 변경하여 레이저의 파장을 변경하는 것입니다. 두 번째는 일부 외부 매개변수(예: 자기장, 온도 등)를 변경하여 레이저 전이의 에너지 수준을 이동하는 것입니다. 세 번째는 파장 변환 및 조정을 달성하기 위해 비선형 효과를 사용하는 것입니다(비선형 광학, 유도 라만 산란, 광 주파수 배가, 광 파라메트릭 진동 참조). 첫 번째 튜닝 모드에 속하는 대표적인 레이저로는 염료 레이저, 크리소베릴 레이저, 컬러 센터 레이저, 튜닝 가능한 고압 가스 레이저 및 튜닝 가능한 엑시머 레이저가 있습니다.

실현 기술의 관점에서 볼 때 파장 가변 레이저는 크게 전류 제어 기술, 온도 제어 기술 및 기계적 제어 기술로 구분됩니다.
그 중 전자 제어 기술은 SG-DBR(샘플링 격자 DBR)을 중심으로 하는 전자 제어 기술을 기반으로 NS 수준의 튜닝 속도, 넓은 튜닝 대역폭, 작은 출력 전력으로 주입 전류를 변경하여 파장 튜닝을 달성하는 것입니다. GCSR 레이저(보조 격자 방향 결합 역방향 샘플링 반사) . 온도 제어 기술은 레이저 활성 영역의 굴절률을 변경하여 레이저의 출력 파장을 변경합니다. 기술은 간단하지만 속도가 느리고, 불과 수 nm의 좁은 대역폭으로 조절할 수 있다. 온도 제어 기술을 기반으로 한 주요 기술은 다음과 같습니다.DFB 레이저(분산 피드백) 및 DBR 레이저(분산 브래그 반사). 기계적 제어는 주로 MEMS(마이크로 전자 기계 시스템) 기술을 기반으로 하여 조정 가능한 대역폭이 크고 출력이 높으며 파장 선택을 완료합니다. 기계적 제어 기술을 기반으로 한 주요 구조로는 DFB(분산 피드백), ECL(외부 공동 레이저) 및 VCSEL(수직 공동 표면 방출 레이저)이 있습니다. 다음은 파장 가변 레이저의 원리를 이러한 측면에서 설명합니다.

광통신 응용

조정 가능한 레이저는 차세대 고밀도 파장 분할 다중화 시스템 및 전광 네트워크에서의 광자 교환의 핵심 광전자 장치입니다. 이를 적용하면 광섬유 전송 시스템의 용량, 유연성 및 확장성이 크게 향상되고 넓은 파장 범위에서 연속 또는 준연속 튜닝이 실현되었습니다.
전 세계 기업과 연구기관에서는 파장 가변 레이저의 연구개발을 적극적으로 추진하고 있으며, 이 분야에서는 끊임없이 새로운 진전이 이루어지고 있습니다. 조정 가능한 레이저의 성능은 지속적으로 향상되고 비용은 지속적으로 절감됩니다. 현재 파장 가변 레이저는 주로 반도체 파장 가변 레이저와 파장 가변 광섬유 레이저의 두 가지 범주로 나뉩니다.
반도체 레이저작은 크기, 가벼운 무게, 높은 변환 효율, 절전 등의 특성을 가지며 다른 장치와 단일 칩 광전자 통합을 쉽게 달성할 수 있는 광통신 시스템의 중요한 광원입니다. 이는 조정 가능한 분산 피드백 레이저, 분산 브래그 미러 레이저, 마이크로모터 시스템 수직 공동 표면 방출 레이저 및 외부 공동 반도체 레이저로 나눌 수 있습니다.
이득매질로서 파장 가변 광섬유 레이저의 개발과 펌프 소스로서의 반도체 레이저 다이오드의 개발은 광섬유 레이저의 발전을 크게 촉진시켰다. 조정 가능한 레이저는 도핑된 광섬유의 80nm 이득 대역폭을 기반으로 하며 루프에 필터 요소가 추가되어 레이저 파장을 제어하고 파장 조정을 실현합니다.
파장 가변 반도체 레이저의 개발은 전 세계적으로 매우 활발하며 진행 속도도 매우 빠릅니다. 파장 가변 레이저가 비용과 성능 측면에서 점차 고정 파장 레이저에 접근함에 따라 통신 시스템에서 점점 더 많이 사용될 것이며 미래의 전광 네트워크에서 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

개발 전망
파장 가변 레이저에는 다양한 종류가 있는데, 이는 일반적으로 다양한 단일 파장 레이저를 기반으로 파장 동조 메커니즘을 추가로 도입하여 개발되며 일부 상품은 국제적으로 시장에 공급되었습니다. 연속적인 광학 파장 가변 레이저의 개발 외에도 VCSEL의 단일 칩과 전기 흡수 변조기가 통합된 가변 파장 레이저, 샘플 격자 브래그 반사경과 통합된 레이저 등 다른 기능이 통합된 파장 가변 레이저도 보고되었습니다. 및 반도체 광 증폭기 및 전기 흡수 변조기를 포함한다.
파장 가변 레이저는 널리 사용되기 때문에 다양한 구조의 파장 가변 레이저가 서로 다른 시스템에 적용될 수 있으며 각각 장단점이 있습니다. 외부 공동 반도체 레이저는 출력이 높고 파장이 연속적으로 조정 가능하므로 정밀 테스트 기기에서 광대역 조정 가능한 광원으로 사용할 수 있습니다. 광자 통합 및 미래 전광 네트워크 충족의 관점에서 샘플 격자 DBR, 상부 구조 격자 DBR 및 변조기 및 증폭기와 통합된 조정 가능한 레이저는 Z의 유망한 조정 가능한 광원이 될 수 있습니다.
외부 공동이 있는 섬유 격자 조정 가능 레이저는 구조가 간단하고 선폭이 좁으며 섬유 결합이 용이한 유망한 종류의 광원이기도 합니다. EA 변조기를 캐비티에 통합할 수 있으면 고속 조정 가능한 광학 솔리톤 소스로도 사용할 수 있습니다. 또한, 광섬유 레이저를 기반으로 한 가변 파장 광섬유 레이저는 최근 몇 년간 상당한 발전을 이루었습니다. 광통신 광원에서 파장 가변 레이저의 성능이 더욱 향상될 것으로 예상할 수 있으며, 적용 전망이 매우 밝아 시장 점유율이 점차 증가할 것으로 예상됩니다.