Desenvolvimento e status de mercado do laser ajustável Parte dois

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

Princípio de funcionamento delaser ajustável

Existem aproximadamente três princípios para obter o ajuste do comprimento de onda do laser. Maiorialasers sintonizáveisuse substâncias de trabalho com linhas fluorescentes largas. Os ressonadores que compõem o laser apresentam perdas muito baixas apenas em uma faixa de comprimento de onda muito estreita. Portanto, a primeira 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). A segunda é mudar 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 crisoberila, lasers de centro de cores, lasers de gás sintonizáveis ​​de alta pressão e lasers excimer sintonizáveis.

O laser ajustável do ponto de vista da tecnologia de realização é dividido principalmente em: tecnologia de controle de corrente, tecnologia de controle de temperatura e tecnologia de controle mecânico.
Entre eles, a tecnologia de controle eletrônico consiste em obter ajuste de comprimento de onda alterando a corrente de injeção, com velocidade de ajuste de nível NS, ampla largura de banda de ajuste, mas pequena potência de saída, baseada na tecnologia de controle eletrônico principalmente SG-DBR (rede de amostragem DBR) e Laser GCSR (reflexão de amostragem reversa de acoplamento direcional de grade auxiliar). 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, mas lenta, e pode ser ajustada com uma largura de banda estreita de apenas alguns nm. Os principais baseados na tecnologia de controle de temperatura sãoLaser DFB(feedback distribuído) e laser DBR (reflexão de Bragg distribuída). O controle mecânico é baseado 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 emissor de superfície de cavidade vertical). O seguinte é explicado a partir desses aspectos do princípio dos lasers sintonizáveis.

Aplicação de comunicação óptica

O laser sintonizável é um dispositivo optoeletrônico chave em uma nova geração de sistema denso de multiplexação por divisão de comprimento de onda e troca de fótons em redes totalmente ópticas. Sua aplicação aumenta muito a capacidade, flexibilidade e escalabilidade do sistema de transmissão de fibra óptica e permite 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 estão sendo feitos constantemente neste campo. O desempenho dos lasers sintonizáveis ​​é constantemente melhorado e o custo é constantemente 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 no sistema de comunicação óptica, que possui características de tamanho pequeno, peso leve, alta eficiência de conversão, economia de energia, etc., e é fácil de obter integração optoeletrônica de chip único com outros dispositivos. Ele pode ser dividido em laser de feedback distribuído ajustável, laser de espelho de Bragg distribuído, laser emissor de superfície de cavidade vertical de 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 bomba promoveram enormemente o desenvolvimento de lasers de fibra. O laser sintonizável é baseado 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 laser semicondutor sintonizável 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 serão inevitavelmente cada vez mais usados ​​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 através da introdução de mecanismos de ajuste de comprimento de onda com base em vários lasers de comprimento de onda único, e algumas mercadorias foram fornecidas ao mercado internacionalmente. Além do desenvolvimento de lasers ópticos sintonizáveis ​​contínuos, também foram relatados lasers sintonizáveis ​​com outras funções integradas, como o laser sintonizável integrado com um único chip de VCSEL e um modulador de absorção elétrica, e o laser integrado com um refletor de Bragg de grade de amostra e um amplificador óptico semicondutor e um modulador de absorção elétrica.
Como o laser ajustável por comprimento de onda é amplamente utilizado, o laser ajustável de várias estruturas pode ser aplicado a diferentes sistemas, e cada um tem vantagens e desvantagens. O laser semicondutor de cavidade externa pode ser usado como uma 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. Do ponto de vista da integração de fótons e do encontro com a futura rede totalmente óptica, DBR de grade de amostra, DBR de grade superestruturada e lasers sintonizáveis ​​​​integrados com moduladores e amplificadores podem ser fontes de luz sintonizáveis ​​promissoras para Z.
O laser sintonizável com grade de fibra com cavidade externa também é um tipo promissor de fonte de luz, que possui estrutura simples, largura de linha estreita e fácil acoplamento de fibra. Se o modulador EA puder ser integrado na cavidade, ele também poderá ser usado como uma fonte óptica de soliton sintonizável de alta velocidade. Além disso, os lasers de fibra sintonizáveis ​​baseados em lasers de fibra fizeram progressos consideráveis ​​nos últimos anos. Pode-se esperar que o desempenho dos lasers sintonizáveis ​​em fontes de luz de comunicação óptica melhore ainda mais e a participação de mercado aumente gradualmente, com perspectivas de aplicação muito brilhantes.