좁은 선폭 레이저 기술 2부

좁은 선폭 레이저 기술 2부

(삼)고체 레이저

1960년에 세계 최초의 루비 레이저는 고출력 에너지와 더 넓은 파장 범위를 특징으로 하는 고체 레이저였습니다.고체 레이저의 고유한 공간 구조로 인해 좁은 선폭 출력 설계에 더욱 유연해졌습니다.현재 구현되는 주요 방법에는 짧은 공동 방법, 단방향 링 공동 방법, 공동 내 표준 방법, 비틀림 진자 모드 공동 방법, 볼륨 브래그 격자 방법 및 시드 주입 방법이 포함됩니다.

그림 7은 여러 가지 일반적인 단일 세로 모드 고체 레이저의 구조를 보여줍니다.

그림 7(a)는 캐비티 내 FP 표준을 기반으로 한 단일 세로 모드 선택의 작동 원리를 보여줍니다. 즉, 표준의 좁은 선폭 전송 스펙트럼을 사용하여 다른 세로 모드의 손실을 증가시켜 다른 세로 모드가 단일 종방향 모드 작동을 달성하기 위해 작은 투과율로 인해 모드 경쟁 프로세스에서 필터링됩니다.또한 FP 표준의 각도와 온도를 제어하고 종방향 모드 간격을 변경하여 특정 범위의 파장 튜닝 출력을 얻을 수 있습니다.무화과.그림 7(b)와 (c)는 단일 세로 모드 출력을 얻기 위해 사용된 비평면 링 발진기(NPRO)와 비틀림 진자 모드 캐비티 방법을 보여줍니다.작동 원리는 공진기에서 빔이 단일 방향으로 전파되도록 하고 일반 정재파 공동에서 반전된 입자 수의 고르지 않은 공간 분포를 효과적으로 제거하여 공간 정공 연소 효과의 영향을 피하여 단일 세로 모드 출력.VBG(벌크 브래그 격자) 모드 선택의 원리는 앞서 언급한 반도체 및 섬유 좁은 선폭 레이저의 원리와 유사합니다. 즉, VBG를 필터 요소로 사용하여 우수한 스펙트럼 선택성과 각도 선택성을 기반으로 발진기 그림 7(d)에 표시된 것처럼 세로 모드 선택의 역할을 달성하기 위해 특정 파장 또는 대역에서 진동합니다.
동시에, 종방향 모드 선택 정확도를 향상시키고, 선폭을 더욱 좁히거나, 비선형 주파수 변환 및 기타 수단을 도입하여 모드 경쟁 강도를 높이고, 출력 파장을 확장하려는 필요에 따라 여러 종방향 모드 선택 방법을 결합할 수 있습니다. 좁은 선폭에서 레이저를 작동하는 것은 어려운 작업입니다.반도체 레이저그리고섬유 레이저.

(4) 브릴루앙 레이저

Brillouin 레이저는 자극된 Brillouin 산란(SBS) 효과를 기반으로 하여 저소음, 좁은 선폭 출력 기술을 얻습니다. 그 원리는 광자와 내부 음향장 상호 작용을 통해 Stokes 광자의 특정 주파수 이동을 생성하고 내부에서 지속적으로 증폭됩니다. 대역폭을 확보하세요.

그림 8은 SBS 변환의 레벨 다이어그램과 브릴리언 레이저의 기본 구조를 보여줍니다.

음향장의 진동 주파수가 낮기 때문에 재료의 브릴루앙 주파수 이동은 일반적으로 0.1-2cm-1에 불과합니다. 따라서 1064nm 레이저를 펌프 광으로 사용하면 생성된 스톡스 파장은 약 1064.01nm에 불과한 경우가 많습니다. 이는 또한 양자 변환 효율이 매우 높다는 것을 의미합니다(이론적으로 최대 99.99%).또한 매질의 브릴루앙 이득 선폭은 일반적으로 MHZ-ghz 정도이기 때문에(일부 고체 매질의 브릴루앙 이득 선폭은 약 10MHz에 불과함) 레이저 작동 물질의 이득 선폭보다 훨씬 작습니다. 따라서 Brillouin 레이저에서 여기된 Stokes는 공동에서 다중 증폭 후 명백한 스펙트럼 협소 현상을 나타낼 수 있으며 출력 선 폭은 펌프 선 폭보다 몇 자릿수 더 좁습니다.현재 Brillouin 레이저는 포토닉스 분야의 연구 핫스팟이 되었으며 극도로 좁은 선폭 출력의 Hz 및 sub-Hz 순서에 대한 많은 보고가 있었습니다.

최근에는 도파관 구조를 갖는 브릴루앙 장치가 다음과 같은 분야에 등장했습니다.마이크로파 포토닉스, 소형화, 고집적화, 고해상도화 방향으로 빠르게 발전하고 있습니다.또한, 다이아몬드 등 새로운 크리스탈 소재를 기반으로 한 우주 비행 브릴루앙 레이저도 지난 2년 동안 사람들의 시야에 들어섰고, 도파관 구조의 위력과 캐스케이드 SBS 병목 현상의 혁신적 돌파구인 브릴루앙 레이저의 위력을 발휘했다. 10W급까지 확대 적용할 수 있는 기반을 마련했습니다.
일반접합
최첨단 지식에 대한 지속적인 탐구로 인해 좁은 선폭 레이저는 단일 주파수 좁은 선폭을 사용하는 중력파 감지용 레이저 간섭계 LIGO와 같이 우수한 성능으로 과학 연구에 없어서는 안될 도구가 되었습니다.레이저1064nm의 파장을 종자 광원으로 사용하고, 종자광의 선폭은 5kHz 이내입니다.또한 파장 조정이 가능하고 모드 점프가 없는 좁은 폭의 레이저는 특히 파장 분할 다중화(WDM) 또는 주파수 분할 다중화(FDM)의 요구 사항을 완벽하게 충족할 수 있는 코히어런트 통신에서 큰 응용 가능성을 보여줍니다. ) 조정성이 뛰어나 차세대 이동통신기술의 핵심소자가 될 것으로 기대된다.
앞으로 레이저 재료와 가공 기술의 혁신은 레이저 선폭의 압축, 주파수 안정성의 향상, 파장 범위의 확장 및 출력의 향상을 더욱 촉진하여 인간이 미지의 세계를 탐험할 수 있는 길을 열어줄 것입니다.