Il principale percorso tecnico dei laser a larghezza di linea stretta sintonizzabili

Il percorso tecnico principale dilaser a larghezza di linea stretta sintonizzabili

I principali percorsi tecnici di sintonizzazionelaser a larghezza di linea strettacon cavità esterne semiconduttrici

I laser sintonizzabili a larghezza di linea stretta costituiscono la base per ampie applicazioni in campi come la fisica atomica, la spettroscopia, l'informazione quantistica, la comunicazione coerente, il telerilevamento e la misurazione di precisione. In questi campi, laser più semplici, economici, a larghezza di linea più stretta e con un intervallo di sintonizzazione più ampio continueranno a guidare nuove applicazioni di questa tecnologia.

Negli ultimi 50 anni la storia dellasorgente luminosa sintonizzabileIl laser TLS ha ampiamente rispecchiato lo sviluppo della tecnologia laser. I primi laser a colorante sono stati sostituiti dai laser a diodo a cavità esterna (ECDL), mentre i sistemi ad alta potenza sono dominati da laser a stato solido sintonizzabili (come i laser al titanio-zaffiro) o laser Nd:YAG a conversione di frequenza che utilizzano oscillatori parametrici ottici (OPO). I laser a diodo senza cavità esterna stabili hanno riempito la fascia di mercato a basso costo e basse prestazioni con laser DFB commerciali e diodi DBR, con larghezze di linea fino a 500 kHz. Recentemente, i laser a fibra e i laser a fibra a frequenza variabile hanno iniziato a sostituire molti sistemi a stato solido con design diversi, offrendo maggiore potenza e maggiore sintonizzabilità, oppure larghezze di linea più strette. Oggigiorno, l'avvento dei pettini di frequenza consente di ottenere laser stabilizzati in frequenza a qualsiasi lunghezza d'onda, mantenendo al contempo un'eccellente stabilità e precisione. Tuttavia, nonostante ciò, la cavità esternalaser a semiconduttoreconserva ancora il suo status di sorgente luminosa comunemente utilizzata in molti laboratori grazie alla sua semplicità, multifunzionalità, prestazioni rispettabili e costo molto basso.

Attualmente, i laser a linea stretta sintonizzabili con semiconduttori a cavità esterna sono stati ampiamente applicati in:

Raffreddamento e cattura laser

condensazione di Bose-Einstein

Ottica quantistica: luce compressa

Luce elettromagnetica trasparente e lenta

Standard di tempo e frequenza

Spettroscopia laser

I laser sintonizzabili a larghezza di linea stretta sono in genere composti da un controller, un diodo laser e un modulo di selezione della frequenza. Ad esempio, reticoli utilizzati per la selezione e la sintonizzazione della frequenza laser, o filtri basati sulla struttura a occhio di gatto, ecc. Le caratteristiche principali dei laser sintonizzabili a larghezza di linea stretta con semiconduttori a cavità esterna includono una larghezza di linea laser stretta, una bassa deriva in frequenza e un ampio intervallo di sintonizzazione, ecc. Queste caratteristiche eccezionali dipendono da un circuito di pilotaggio laser estremamente efficiente, dalla stabilità meccanica complessiva del laser e dal principio di selezione della frequenza. Per ottenere una maggiore stabilità di frequenza del laser, è possibile aggiungere diversi tipi di moduli di aggancio della frequenza laser. Ad esempio, utilizzando la tecnologia di stabilizzazione della frequenza PDH per agganciare la lunghezza d'onda laser alla cavità ottica superstabile, la larghezza di linea del laser può essere ridotta a 1 Hz e la stabilità di frequenza può raggiungere < 3 × 10-15 @ 1 s.