Desenvolvimento e status de mercado do laser sintonizável Parte dois

Desenvolvimento e status de mercado do laser sintonizável (parte dois)

Princípio de funcionamento delaser sintonizável

Existem aproximadamente três princípios para alcançar o ajuste do comprimento de onda do laser. A maiorialasers ajustáveisusar substâncias de trabalho com linhas fluorescentes largas. Os ressonadores que compõem o laser têm perdas muito baixas apenas em uma faixa de comprimento de onda muito estreita. Portanto, o primeiro é alterar o comprimento de onda do laser, alterando o comprimento de onda correspondente à região de baixa perda do ressonador por alguns elementos (como uma grade). O segundo é deslocar o nível de energia da transição do laser, alterando alguns parâmetros externos (como campo magnético, temperatura, etc.). O terceiro é o uso de efeitos não lineares para obter transformação e ajuste de comprimento de onda (ver óptica não linear, espalhamento Raman estimulado, duplicação de frequência óptica, oscilação paramétrica óptica). Lasers típicos pertencentes ao primeiro modo de ajuste são lasers de corante, lasers de crisoberilo, lasers de centro de cor, lasers de gás de alta pressão sintonizáveis ​​e lasers excimer sintonizáveis.

O laser ajustável, da perspectiva da tecnologia de realização, é dividido principalmente em: tecnologia de controle de corrente, tecnologia de controle de temperatura e tecnologia de controle mecânico.
Dentre elas, a tecnologia de controle eletrônico visa alcançar o ajuste do comprimento de onda alterando a corrente de injeção, com velocidade de ajuste de nível NS, ampla largura de banda de ajuste, mas baixa potência de saída, baseada principalmente em tecnologia de controle eletrônico SG-DBR (Sampling Grating DBR) e laser GCSR (Auxiliary Grating Directional Acoplamento Backward-Sampling Reflection). A tecnologia de controle de temperatura altera o comprimento de onda de saída do laser alterando o índice de refração da região ativa do laser. A tecnologia é simples, porém lenta, e pode ser ajustada com uma largura de banda estreita de apenas alguns nm. As principais tecnologias baseadas em tecnologia de controle de temperatura são:Laser DFB(feedback distribuído) e laser DBR (reflexão de Bragg distribuída). O controle mecânico baseia-se principalmente na tecnologia MEMS (sistema microeletromecânico) para completar a seleção do comprimento de onda, com grande largura de banda ajustável e alta potência de saída. As principais estruturas baseadas na tecnologia de controle mecânico são DFB (feedback distribuído), ECL (laser de cavidade externa) e VCSEL (laser de emissão de superfície de cavidade vertical). A seguir, explicamos o princípio dos lasers sintonizáveis ​​a partir desses aspectos.

Aplicação de comunicação óptica

O laser sintonizável é um dispositivo optoeletrônico essencial em uma nova geração de sistemas de multiplexação por divisão de comprimento de onda denso e troca de fótons em redes totalmente ópticas. Sua aplicação aumenta significativamente a capacidade, a flexibilidade e a escalabilidade dos sistemas de transmissão de fibra óptica, permitindo sintonia contínua ou quase contínua em uma ampla faixa de comprimento de onda.
Empresas e instituições de pesquisa em todo o mundo estão promovendo ativamente a pesquisa e o desenvolvimento de lasers sintonizáveis, e novos progressos são feitos constantemente nessa área. O desempenho dos lasers sintonizáveis ​​é constantemente aprimorado e o custo, reduzido. Atualmente, os lasers sintonizáveis ​​são divididos principalmente em duas categorias: lasers sintonizáveis ​​de semicondutores e lasers de fibra sintonizáveis.
Laser semicondutorÉ uma importante fonte de luz em sistemas de comunicação óptica, com características como tamanho compacto, peso leve, alta eficiência de conversão, economia de energia, entre outras, e fácil integração optoeletrônica de chip único com outros dispositivos. Pode ser dividido em laser de feedback distribuído sintonizável, laser de espelho Bragg distribuído, laser de emissão de superfície de cavidade vertical para sistema micromotor e laser semicondutor de cavidade externa.
O desenvolvimento do laser de fibra sintonizável como meio de ganho e o desenvolvimento do diodo laser semicondutor como fonte de bombeamento impulsionaram significativamente o desenvolvimento dos lasers de fibra. O laser sintonizável baseia-se na largura de banda de ganho de 80 nm da fibra dopada, e o elemento de filtro é adicionado ao loop para controlar o comprimento de onda do laser e realizar o ajuste do comprimento de onda.
O desenvolvimento de lasers semicondutores sintonizáveis ​​é muito ativo no mundo, e o progresso também é muito rápido. À medida que os lasers sintonizáveis ​​se aproximam gradualmente dos lasers de comprimento de onda fixo em termos de custo e desempenho, eles inevitavelmente serão cada vez mais utilizados em sistemas de comunicação e desempenharão um papel importante nas futuras redes totalmente ópticas.

Perspectiva de desenvolvimento
Existem muitos tipos de lasers sintonizáveis, que geralmente são desenvolvidos pela introdução de mecanismos de sintonia de comprimento de onda com base em lasers de comprimento de onda único, e alguns produtos já foram fornecidos ao mercado internacionalmente. Além do desenvolvimento de lasers sintonizáveis ​​ópticos contínuos, também foram relatados lasers sintonizáveis ​​com outras funções integradas, como o laser sintonizável integrado a um único chip VCSEL e um modulador de absorção elétrica, e o laser integrado a um refletor Bragg de grade de amostra, um amplificador óptico semicondutor e um modulador de absorção elétrica.
Como o laser sintonizável por comprimento de onda é amplamente utilizado, lasers sintonizáveis ​​de diversas estruturas podem ser aplicados a diferentes sistemas, e cada um apresenta vantagens e desvantagens. O laser semicondutor de cavidade externa pode ser usado como fonte de luz sintonizável de banda larga em instrumentos de teste de precisão devido à sua alta potência de saída e comprimento de onda sintonizável contínuo. Da perspectiva da integração de fótons e do atendimento à futura rede totalmente óptica, DBR de grade de amostra, DBR de grade superestruturada e lasers sintonizáveis ​​integrados a moduladores e amplificadores podem ser fontes de luz sintonizáveis ​​promissoras para Z.
O laser sintonizável de grade de fibra com cavidade externa também é um tipo promissor de fonte de luz, com estrutura simples, largura de linha estreita e fácil acoplamento de fibra. Se o modulador EA puder ser integrado à cavidade, ele também poderá ser usado como uma fonte de solitons ópticos sintonizáveis ​​de alta velocidade. Além disso, os lasers de fibra sintonizáveis ​​baseados em lasers de fibra têm feito progressos consideráveis ​​nos últimos anos. Espera-se que o desempenho dos lasers sintonizáveis ​​em fontes de luz de comunicação óptica seja aprimorado ainda mais e que sua participação de mercado aumente gradualmente, com perspectivas de aplicação muito promissoras.