Princípio de ajuste do laser semicondutor ajustável (laser ajustável)

Princípio de afinação deLaser semicondutor sintonizável(Laser sintonizável)

O laser semicondutor sintonizável é um tipo de laser que pode alterar continuamente o comprimento de onda da saída do laser em uma determinada faixa. O laser semicondutor sintonizável adota sintonia térmica, sintonia elétrica e sintonia mecânica para ajustar o comprimento da cavidade, o espectro de reflexão da grade, a fase e outras variáveis ​​para atingir a sintonia do comprimento de onda. Este tipo de laser possui uma ampla gama de aplicações em comunicação óptica, espectroscopia, sensoriamento, medicina e outras áreas. A Figura 1 mostra a composição básica de umlaser sintonizável, incluindo a unidade de ganho de luz, a cavidade FP composta pelos espelhos dianteiro e traseiro e a unidade de filtro de seleção de modo óptico. Por fim, ajustando o comprimento da cavidade de reflexão, o filtro de modo óptico pode alcançar a saída de seleção de comprimento de onda.

FIG.1

Método de ajuste e sua derivação

O princípio de afinação do sintonizávellasers semicondutoresdepende principalmente da alteração dos parâmetros físicos do ressonador laser para obter alterações contínuas ou discretas no comprimento de onda de saída do laser. Esses parâmetros incluem, entre outros, índice de refração, comprimento da cavidade e seleção do modo. A seguir, detalhamos vários métodos comuns de ajuste e seus princípios:

1. Ajuste de injeção de portadora

O ajuste por injeção de portadora consiste em alterar o índice de refração do material, alterando a corrente injetada na região ativa do laser semicondutor, de modo a obter o ajuste do comprimento de onda. Quando a corrente aumenta, a concentração de portadores na região ativa aumenta, resultando em uma alteração no índice de refração, que por sua vez afeta o comprimento de onda do laser.

2. Ajuste térmico O ajuste térmico consiste em alterar o índice de refração e o comprimento da cavidade do material, alterando a temperatura de operação do laser, de modo a obter o ajuste do comprimento de onda. Mudanças na temperatura afetam o índice de refração e o tamanho físico do material.

3. Ajuste mecânico O ajuste mecânico consiste em obter o ajuste do comprimento de onda alterando a posição ou o ângulo dos elementos ópticos externos do laser. Os métodos comuns de ajuste mecânico incluem a alteração do ângulo da rede de difração e a movimentação da posição do espelho.

4 Ajuste eletro-óptico O ajuste eletro-óptico é obtido pela aplicação de um campo elétrico a um material semicondutor para alterar o índice de refração do material, alcançando assim o ajuste do comprimento de onda. Este método é comumente usado emmoduladores eletro-ópticos (MOE) e lasers ajustados eletro-opticamente.

Em resumo, o princípio de sintonia do laser semicondutor sintonizável realiza principalmente a sintonia do comprimento de onda alterando os parâmetros físicos do ressonador. Esses parâmetros incluem índice de refração, comprimento da cavidade e seleção do modo. Os métodos de sintonia específicos incluem sintonia por injeção de portadora, sintonia térmica, sintonia mecânica e sintonia eletro-óptica. Cada método possui seu próprio mecanismo físico e derivação matemática, e a seleção do método de sintonia apropriado deve ser considerada de acordo com os requisitos específicos da aplicação, como faixa de sintonia, velocidade de sintonia, resolução e estabilidade.