Kā pārvērst lāzerdiodi par noskaņojamu pusvadītāju lāzeru

Lāzera diožu pārveidošana par noskaņojamiem pusvadītāju lāzeriem ievērojami uzlabo mērīšanas sistēmu precizitāti un stabilitāti, izmantojot precīzu viļņa garuma izvēli un kontroli. Tas ir īpaši svarīgi augstas precizitātes lietojumiem, piemēram, spektroskopiskajai analīzei, precizitātes mērījumiem un zinātniskiem pētījumiem.

Lāzera diodes
Lāzera diodes ir labi izveidotas apakškomponentes dažādos patēriņa produktos, piemēram, lāzera rādītājos, svītrkodu skeneros vai CD/DVD/Blu-ray diskdziņos. To panākumus nosaka to kompaktums, vienkāršība, augsta konversijas efektivitāte un augsta izmaksu veiktspēja. Tomēr tukšo lāzerdiožu emisijas spektrs ir plašs, un lāzera viļņa garums nav precīzi definēts.

Parasti abas pusvadītāju lāzera caurules gala virsmas veido rezonanses dobumu un nosaka (garenisko) lāzera režīmu. Pusvadītāja plašā pastiprinājuma līkne atbalsta vairākus režīmus vienlaicīgi, katrs ar atšķirīgu frekvenci. Pat diodēm ar vienu garenvirziena režīmu var parādīties režīma lēciens un spektrāli nestabili izvades stari pie nelielām mikroshēmas temperatūras vai draivera strāvas izmaiņām.

Noskaņojami pusvadītāju lāzeri

Noskaņojami vienas frekvences pusvadītāju lāzeri sastāv no lāzera diodes un frekvences selektīva moduļa, piemēram, režģa, lāzera frekvences izvēlei un regulēšanai. Mēs varam nodrošināt viļņu garumus no 190 nm līdz 4000 nm ar šauru līnijas platumu un regulējamību — dažās sistēmās līdz 120 nm bezrežīmu noskaņojamību. Šos lāzerus var pastiprināt ar atsevišķiem pastiprinātājiem vai integrēt pilnos galvenajos oscilatoru jaudas pastiprinātājos (MOPA) līdz 4 W. Lielākajā daļā lāzera pastiprinātāju sistēmu tiek izmantoti konusveida pastiprinātāji. Plašāku spektrālo pārklājumu var panākt ar dubulto frekvenču lāzeriem – no 190 nm līdz 680 nm, ar jaudu līdz 1 W. Visu šo lāzersistēmu svarīgākās iezīmes ir zems trokšņa līmenis (zems RIN troksnis un šaurs līnijas platums) un maza novirze. Šīs izcilās īpašības ir atkarīgas no ļoti labām lāzera draiveru shēmām. Lai panāktu augstāku lāzera stabilitāti, līnijas platumu var sašaurināt līdz 1 Hz, izmantojot dažāda veida lāzera frekvences bloķēšanas moduļus, kurus var vadīt ar ērtām digitālajām shēmām.

Režīmu izvēle
Ieviešot frekvences selektīvo atgriezenisko saiti lāzera dobumā, var sasniegt lieliskas pusvadītāju lāzera īpašības, piemēram, šauru emisijas līnijas platumu, lielu koherences garumu, precīzu viļņa garuma izvēli un emisijas frekvences regulēšanu vai stabilizāciju. JTBYShield piedāvā divus noskaņojamus vienas frekvences pusvadītāju lāzerus. Abi izmanto režģa struktūras, lai izvēlētos un kontrolētu emisijas frekvenci. Viens no tiem ir režģa stabilizēts ārējā dobuma pusvadītāju lāzers (ECDL).

Tajā ir optiskais režģis, kas uzstādīts lāzera diodes priekšā kā pirmā rezonanses dobuma virsma, savukārt otrā rezonanses dobuma virsma ir diodes aizmugure, lāzera caurule un atgriezeniskās saites elements veido "ārējo rezonanses dobumu".

Ārējā dobuma pusvadītāju lāzera shematiskā diagramma

Vēl viena pieeja ir lāzerdiodes ar režģiem, kas iebūvēti pašā pusvadītājā: sadalītās atgriezeniskās saites (DFB) un sadalītās Bragg reflektora (DBR) pusvadītāju lāzera lampas.

Režģa filtrs, pusvadītāju pastiprinājuma līkne, iekšējā pusvadītāju lāzera caurules režīms un (ja piemērojams) ārējās dobuma režīms nosaka lāzera režīmu. Lai nodrošinātu stabilu viena režīma darbību, ir nepieciešama precīza temperatūras un strāvas kontrole un pareiza komponentu saskaņošana.

Režīmu izvēle ārējo dobumu diožu lāzeros

Ārējā dobuma pusvadītāju lāzera shematiskā diagramma

DBR lāzera diodes shēma

Viļņa garuma regulēšana

DFB un DBR diodes var regulēt viļņa garumu, regulējot pusvadītāju lāzera caurules strāvu un/vai temperatūru. Tos var noregulēt par aptuveni 1-2 nm bez režīma lēciena.

Lai mainītu ECDL viļņa garumu, ir jāmaina režīmu selektīvās ierīces spektrālā reakcija, piemēram, mainot krišanas leņķi uz režģa. Darbojoties režīmā, kurā kopējais pastiprinājums ir maksimāls, tas liek lāzeram pāriet uz citu garenvirziena režīmu un izstarot jaunā viļņa garumā.

Lāzera viļņa garuma precīza regulēšana tiek panākta, mainot ārējās dobuma garumu, kas maina pašreizējo garenisko režīmu, ko atbalsta lāzera vienmoda darbība.

Noregulēšana bez režīma lēciena

DL Pro lāzers

Lielo bezrežīmu regulēšanas diapazonu nosaka vairāku faktoru saskaņota regulēšana. Mūsu DL pro lāzeri nodrošina plašu frekvenču lēcienu brīvu regulēšanu, vienlaikus mainot režģa leņķi, ārējās dobuma garumu un pusvadītāju lāzera caurules strāvu, lai panāktu optimālu sinhronizāciju. DL pro bezrežīmu lēciena regulēšana parasti ir 20-50 GHz ar izturīgu un gandrīz monomēru struktūru, lai nodrošinātu stabilus darba apstākļus.

Lietojumprogrammu lauki
1. Pielietojums komunikācijas jomā
Noskaņojamiem pusvadītāju lāzeriem ir galvenā loma optisko sakaru sistēmās, īpaši viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanas (WDM) un blīvās viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanas (DWDM) sistēmās. Tā viļņa garuma regulēšanas iespēja ļauj elastīgi pielāgoties dažādu kanālu vajadzībām, uzlabojot tīkla pārraides jaudu un efektivitāti.
2. Pielietojums medicīnas jomā
Medicīnas jomā regulējamie pusvadītāju lāzeri tiek plaši izmantoti augstas precizitātes ķirurģijā, lāzerterapijā un biomedicīnas attēlveidošanā. Tā precīzā viļņa garuma kontrole un augstā stabilitāte padara to par ideālu izvēli tādiem lietojumiem kā oftalmoloģiskā ķirurģija, dermatoloģiskā ārstēšana un vēža ārstēšana.
3. Pielietojums zinātniskajos pētījumos
Noskaņojamiem pusvadītāju lāzeriem ir svarīgi pielietojumi zinātniskajos pētījumos, piemēram, spektrālā analīzē, precizitātes mērījumos un kvantu optikas pētījumos. Tā šaurais līnijas platums un augsta sānu režīma slāpēšanas pakāpe padara to par izcilu augstas izšķirtspējas spektrālo mērījumu un zema trokšņa līmeņa lāzera avota prasībām.
4. Augstas precizitātes mērījumi
Noskaņojamo pusvadītāju lāzeru pielietojums augstas precizitātes mērījumos ietver attāluma mērīšanu, ātruma mērīšanu un deformācijas mērīšanu. Tā augstā saskaņotība un šaura līnijas platuma raksturlielumi ļauj interferometriskajām mērīšanas sistēmām sasniegt ārkārtīgi augstu mērījumu precizitāti un stabilitāti.
5. Spektrālā analīze
Ja spektrālajai analīzei izmanto noskaņojamus pusvadītāju lāzerus, tie var nodrošināt augstas izšķirtspējas un augstas jutības spektrālos datus. To pielietojums vides monitoringā, ķīmiskajā analīzē un biosensēšanā palīdz noteikt izsekot komponentus un analizēt sarežģītus paraugus.
6. Optiskās frekvences skenēšanas interferometrija
Noskaņojamo pusvadītāju lāzeru pielietošana optiskās frekvences skenēšanas interferometrijā nodrošina mērķa absolūtā attāluma mērīšanu, mainot lāzera frekvenci. Tā augstā precizitāte un lielais saskaņotības garums padara to plaši izmantotu reljefa kartēšanā un kosmosa izpētē.

Lāzerdiodes pārveidojot par noskaņojamiem pusvadītāju lāzeriem, tiek ieviesti frekvences selektīvi atgriezeniskās saites mehānismi, lai panāktu režīma izvēli, tiek izmantotas režģa struktūras (piemēram, ārējās dobuma režģi un iebūvētais režģis DFB/DBR), lai kontrolētu viļņa garuma regulēšanu, un optimizēta lāzera izvades un režīma stabilitāte. - Noregulēšanas diapazons bez apiņiem, izmantojot sinhronās regulēšanas metodes. Šīs inovācijas ne tikai uzlabo lāzersistēmu precizitāti un stabilitāti, bet arī paplašina to pielietojuma potenciālu augstas precizitātes mērījumos, spektrālajā analīzē un optiskās frekvences skenēšanas interferometrijas diapazonā.

JTBYShieldnodrošina augstas veiktspējas vienas frekvences noskaņojamus pusvadītāju lāzerus, ko var izmantot tādās lietojumprogrammās kā lāzera spektroskopija, biofotonika, fundamentālā kvantu fizika un pusvadītāju noteikšana/metroloģija.Ja jūs interesē, lūdzu, sazinieties ar mums, lai iegūtu sīkāku informāciju par produktu.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.