Princípio de sintonização do laser semicondutor sintonizável (laser sintonizável)

Princípio de ajuste deLaser semicondutor sintonizável(Laser sintonizável)

Um laser semicondutor sintonizável é um tipo de laser que pode alterar continuamente o comprimento de onda da sua emissão dentro de uma determinada faixa. Para isso, ele utiliza sintonização térmica, elétrica e mecânica, ajustando o comprimento da cavidade, o espectro de reflexão da grade de difração, a fase e outras variáveis. Esse 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 um laser semicondutor sintonizável.laser sintonizávelIncluindo a unidade de ganho de luz, a cavidade FP composta pelos espelhos frontal e traseiro e a unidade de filtro de seleção de modo óptico. Finalmente, 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 afinávellasers semicondutoresDepende principalmente da alteração dos parâmetros físicos do ressonador laser para obter mudanças contínuas ou discretas no comprimento de onda do laser de saída. Esses parâmetros incluem, entre outros, o índice de refração, o comprimento da cavidade e a seleção do modo. A seguir, detalhamos alguns métodos de sintonia comuns e seus princípios:

1. Ajuste da injeção de portadores

O ajuste por injeção de portadores consiste em alterar o índice de refração do material variando a corrente injetada na região ativa do laser semicondutor, de forma a obter o ajuste do comprimento de onda. Quando a corrente aumenta, a concentração de portadores na região ativa também aumenta, resultando em uma mudança no índice de refração, o 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, variando a temperatura de operação do laser, de forma a obter o ajuste do comprimento de onda. As alterações de temperatura afetam o índice de refração e as dimensões físicas do material.

3. Sintonização mecânica A sintonização mecânica consiste em ajustar o comprimento de onda alterando a posição ou o ângulo dos elementos ópticos externos do laser. Os métodos comuns de sintonização mecânica incluem a alteração do ângulo da grade de difração e o ajuste da posição do espelho.

4. Sintonização eletro-óptica A sintonização eletro-óptica é obtida aplicando-se um campo elétrico a um material semicondutor para alterar o índice de refração do material, conseguindo assim a sintonização do comprimento de onda. Este método é comumente usado emmoduladores eletro-ópticos (Fim da Semana) e lasers sintonizados eletro-opticamente.

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