가변형 반도체 레이저(Tunable Laser)의 튜닝 원리

튜닝 원리가변형 반도체 레이저(가변 레이저)

가변 파장 반도체 레이저는 특정 범위 내에서 레이저 출력 파장을 연속적으로 변경할 수 있는 레이저입니다. 가변 파장 반도체 레이저는 열적 튜닝, 전기적 튜닝, 기계적 튜닝을 통해 공동 길이, 회절격자 반사 스펙트럼, 위상 및 기타 변수를 조정하여 파장을 가변합니다. 이러한 레이저는 광통신, 분광학, 감지, 의료 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 그림 1은 가변 파장 반도체 레이저의 기본 구성을 보여줍니다.가변 레이저광 이득 유닛, 전면 거울과 후면 거울로 구성된 FP 캐비티, 그리고 광학 모드 선택 필터 유닛을 포함합니다. 마지막으로, 반사 캐비티의 길이를 조정함으로써 광학 모드 필터는 파장 선택 출력에 도달할 수 있습니다.

그림 1

튜닝 방법과 그 유도

튜닝 가능한 튜닝 원리반도체 레이저주로 레이저 공진기의 물리적 매개변수를 변경하여 출력 레이저 파장의 연속적 또는 불연속적 변화를 달성하는 데 의존합니다. 이러한 매개변수에는 굴절률, 공동 길이, 모드 선택 등이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 튜닝 방법과 그 원리에 대한 자세한 설명입니다.

1. 캐리어 주입 튜닝

캐리어 주입 튜닝은 반도체 레이저의 활성 영역에 주입되는 전류를 변화시켜 재료의 굴절률을 변화시킴으로써 파장 튜닝을 달성하는 기술입니다. 전류가 증가하면 활성 영역의 캐리어 농도가 증가하여 굴절률이 변하고, 이는 레이저 파장에 영향을 미칩니다.

2. 열 튜닝 열 튜닝은 레이저의 작동 온도를 변화시켜 재료의 굴절률과 공동 길이를 변화시켜 파장을 튜닝하는 것입니다. 온도 변화는 재료의 굴절률과 물리적 크기에 영향을 미칩니다.

3. 기계적 튜닝 기계적 튜닝은 레이저 외부 광학 요소의 위치나 각도를 변경하여 파장을 튜닝하는 것입니다. 일반적인 기계적 튜닝 방법에는 회절격자의 각도를 변경하고 거울의 위치를 ​​옮기는 것이 있습니다.

4 전기광학 튜닝 전기광학 튜닝은 반도체 물질에 전기장을 인가하여 물질의 굴절률을 변화시킴으로써 파장을 튜닝하는 방식으로 이루어집니다. 이 방법은 일반적으로전기광학 변조기 (이옴) 및 전기광학적으로 조정된 레이저.

요약하자면, 가변형 반도체 레이저의 튜닝 원리는 주로 공진기의 물리적 매개변수를 변경하여 파장을 튜닝하는 것입니다. 이러한 매개변수에는 굴절률, 공진기 길이, 모드 선택이 포함됩니다. 구체적인 튜닝 방법에는 캐리어 주입 튜닝, 열 튜닝, 기계적 튜닝, 전기광학적 튜닝 등이 있습니다. 각 방법은 고유한 물리적 메커니즘과 수학적 유도를 가지고 있으며, 튜닝 범위, 튜닝 속도, 분해능, 안정성 등 특정 응용 분야의 요구 사항에 따라 적절한 튜닝 방법을 선택해야 합니다.