Tendência de desenvolvimento de lasers de linha estreita

A tendência de desenvolvimento delaser de largura de linha estreita
A evolução do modo de realimentação a laser em lasers de linha espectral estreita é a evolução da estrutura da cavidade ressonante a laser. A seguir, apresentaremos várias configurações de tecnologias de laser de linha espectral estreita na ordem da evolução dos ressonadores a laser.

1. Configuração de cavidade principal única. Este tipo de laser pode ser dividido em cavidade linear (configuração clássica, estrutura simples e eficiente) e cavidade anular (que supera a queima espacial e utiliza um campo de onda progressiva). O ressonador de anel não planar (NPRO) é especificamente mencionado na categoria de ressonadores de anel, sendo um campo de onda progressiva especial e altamente estável.laserDo ponto de vista do comprimento da cavidade, ela pode ser dividida em cavidades curtas (fáceis de implementar SLM de modo longitudinal único, mas com largura de linha intrínseca ampla e alto ruído) e cavidades longas (inerentementelargura de linha estreita, mas implementar a operação SLM é uma dificuldade técnica).

2. Configuração de realimentação com cavidade externa única. Esta configuração é proposta para solucionar os problemas do curto tempo de interação dos fótons e da difícil eliminação da emissão espontânea em uma única cavidade principal, filtrando e realimentando os fótons através de uma cavidade externa para comprimir a largura de linha. As primeiras estruturas clássicas incluíam cavidades externas do tipo Littrow e Littman-Metcalf, utilizando grades de difração. A dificuldade técnica desta configuração reside no casamento de fase entre a cavidade principal e a cavidade externa.
3. Duas configurações integradas de cavidade principal baseadas em grades de Bragg:

laser DFBConfiguração: Combinando a estrutura de Bragg com a região ativa e introduzindo a região de deslocamento de fase, obtém-se maior integração, estabilidade e praticidade, além de melhorar a deriva de comprimento de onda do DBR. A dificuldade técnica reside no processamento da grade (como os métodos de DFB com epitaxia secundária RGF e DFB com gravação de superfície SG).
Configuração de laser DBR: substitui os espelhos tradicionais por estruturas de Bragg passivas periódicas, que possuem características de filtragem e são fáceis de implementar em SLM com cavidades curtas. De acordo com o meio de ganho, pode ser dividido em DBR semicondutor (com boa compatibilidade de processo) e DBR de fibra (que depende do processamento e da tecnologia de dopagem da fibra).

Para reduzir ainda mais a largura de linha da cavidade principal curta (como DFB/DBR), será utilizada uma estrutura de cavidade externa composta. O formato da cavidade externa evoluiu com o desenvolvimento da tecnologia:
Cavidade externa espacial: principais formas iniciais, incluindo grades de difração (Littrow/Littman) e vários filtros ópticos (como o padrão FP).
Cavidade externa de fibra óptica: utilizando todos os dispositivos de fibra óptica (como circuitos de fibra óptica, FBGs, cavidades FP de fibra óptica, etc.), a integração e a capacidade anti-interferência são maiores.
Cavidade de guia de ondas externa: Processamento micro e nano baseado em materiais semicondutores como Si e Si3N4, tornando o sistema mais compacto e estável.

Por fim, este artigo apresenta a configuração de lasers oscilantes optoeletrônicos, uma forma especial de realimentação, como a tecnologia de estabilização de frequência PDH. Ao utilizar realimentação negativa elétrica para travar a frequência do laser em uma fonte de referência altamente estável, é possível alcançar uma estabilidade de frequência extremamente alta. No entanto, o sistema é complexo, dispendioso e a flexibilidade de comprimento de onda é limitada.