ليزر خط خط الضيق فائق ، أنواع ، مبدأ العمل ، الوظائف ، التطبيقات

وليزر عرض خط الضيق فائق هو مصدر ليزر مصمم لإنتاج شعاع ليزر مع عرض طيفي صغير للغاية في حدود عدد قليل من كيلو هرتز إلى بضعة هرتز. توفر هذه الليزر الضوء المتماسك للغاية مع استقرار تكرار استثنائي ، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الدقيقة في العلوم والاتصالات السلكية واللاسلكية والاستشعار.

أنواع الليزر الضيقة للغاية

ليزر ردود الفعل الموزعة (DFB) مع تجويف خارجي

ليزر DFB القياسي المدمج مع تجاويف خارجية أو عناصر التغذية المرتدة لتقليل عرض الخط.

مناسبة لتطبيقات الاتصالات والاستشعار التي تحتاج إلى تضييق نطاق خطوط معتدلة.

ليزر ديود التجويف الخارجي (ECDL)

استخدم رقاقة ليزر الصمام الثنائي مقترنًا بمصري حيود خارجي أو عنصر انتقائي آخر في الطول الموجي.

تحقيق خطوط الخطوط في KHz إلى نطاق KHz الفرعي.

يستخدم على نطاق واسع في التحليل الطيفي والفيزياء الذرية.

ليزر الألياف مع عرض خط ضيقة فائقة

الاستفادة من تجاويف الألياف الطويلة مع شبكات شبكية Bragg Bragg عاكسة للغاية (FBGs).

توفير خط خط ضيق وطاقة عالية مع جودة شعاع جيدة.

شعبية في Lidar والاستشعار.

أحادية التردد ليزر الحالة الصلبة

ومن الأمثلة على ذلك ND: ليزر YAG مع etalon أو تثبيت تردد الصريف.

توفير خطوط خطوط غير متطرفة (وصولاً إلى HZ أو Sub-HZ) مع طاقة عالية واستقرار.

المستخدمة في القياس وقياس الدقة.

ليزر براغ العاكس الموزعة (DBR)

على غرار DFB ولكن مع عاكس Bragg منفصل خارجي إلى وسط الكسب.

عرض خط ضيق مناسب للاتصالات والاستشعار.

ليزر خط الضيقة القائم على Microroresonator

استخدم رنين وضع معرض الهامس أو رنين الدائرين الدقيق كعناصر ردود الفعل الانتقائية للتردد.

التكنولوجيا الناشئة لمصادر مضغوطة مستقرة.

أشعة الليزر الكمومية (QCL) مع تقنيات تضييق الخط

بالنسبة لعملية عرض خط الطبع المتطورة في منتصف الأشعة تحت الحمراء ، QCLs مع طرق التثبيت الخارجية.

مبدأ العمل

تحديد عرض الخط الطيفي:

يتم تحديد عرض خط الليزر بواسطةطور الضوضاء, طول التجويف, كسب خصائص متوسطة، وآليات التغذية المرتدة.

تستخدم أشعة الخطوط الضيقة للغاية لخط الأناقة تجويفات ممتدة أو رنانات عالية Q لزيادة عمر الفوتون وتقليل تقلبات الطور.

ردود الفعل الانتقائية للترددات الخارجية:

توفر عناصر مثل شبكية الحيود ، أو etalons ، أو حواجز شبكية الألياف Bragg ترشيحًا طيفيًا ضيقًا.

هذه التغذية المرتدة تضيق طيف الانبعاثات عن طريق فرض Lasing على وضع طولي واحد.

التثبيت النشط والسلبي:

الاستقرار النشطيتضمن التحكم في التغذية المرتدة باستخدام عناصر كهروضوئية ، أو التحكم في درجة الحرارة ، أو ضبط التيار لقفل التردد.

الاستقرار السلبييستخدم تجاويف أو رنين مستقرة للغاية لقمع ضوضاء التردد.

الحد من مصادر الضوضاء:

يقلل التصميم من ضوضاء الانبعاثات التلقائية والتقلبات الحرارية والاهتزازات الميكانيكية ، والتي تسهم في توسيع نطاق الخط.

الإخراج المتماسك:

شعاع الإخراج له تماسك زمني عالي وتردد محدد جيدًا ، مما يجعله مثاليًا لقياسات التداخل الحساسة.

وظائف

مصدر ضوء التماسك العالي:يوفر ضوء الليزر مع تردد مستقر للغاية ومرحلة.

استقرار التردد:يحافظ على الطول الموجي الدقيق على مدى فترات طويلة والاختلافات البيئية.

عملية الوضع الطولي الفردي:ينتج إخراج الليزر على تردد واحد مع الحد الأدنى من التنقل.

ضوضاء مرحلة منخفضة:ضروري للتطبيقات التي تتطلب توقيتًا دقيقًا وتردد.

يتيح التحليل الطيفي عالي الدقة:يحل السمات الطيفية الدقيقة في الدراسات الذرية والجزيئية والبصرية.

يدعم الاتصالات المتماسكة:يسمح بتنسيقات التعديل المتقدمة التي تتطلب شركات نقل مستقرة.

أساس لأماخات التردد والقياس:يعد عرض خط الخط الفائق في الساعات البصرية وقياس الدقة.

التطبيقات

التحليل الطيفي عالي الدقة

تستخدم للتحقيق في التحولات الذرية والجزيئية بدقة عالية للغاية.

يتيح اكتشاف التحولات الصغيرة في مستويات الطاقة.

الساعات الذرية البصرية ومعايير التردد

يوفر مراجع بصرية مستقرة لحفظ الوقت والقياس من الجيل التالي.

الاتصالات البصرية المتماسكة

يدعم تنسيقات التعديل المتماسكة (QPSK ، 16- QAM) من خلال توفير ترددات حامل مستقرة.

يتيح نقل البيانات عالي السعة الطويلة.

ليدار والاستشعار عن بعد

يحسن دقة النطاق والدقة مع عرض خط خط ضيق ، ليزر ضوضاء منخفضة الطور.

تستخدم في الاستشعار في الغلاف الجوي ، والمركبات ذاتية الحكم ، والتعيين.

الاستشعار بين التداخل وعلم القياس

حاسمة بالنسبة لجراسوبات الألياف البصرية ، وكشف الموجات الجاذبية (مثل LIGO) ، وقياسات طول الدقة.

البصريات الكمومية والمعلومات الكمومية

يتيح التحكم الدقيق في حالات الفوتون للاتصال الكمومي والحوسبة.

الفوتونيات الميكروويف

تحويل الإشارات البصرية مستقرة للغاية إلى إشارات الميكروويف أو RF مع ضوضاء طور منخفضة.

تبريد الليزر والمحاصرة

يوفر ترددات مستقرة لذرات التبريد والأيونات في تجارب الفيزياء.

جدول الملخص