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

Il percorso tecnico principale dilaser a larghezza di riga ristretta sintonizzabili

Le principali vie tecniche di sintonizzazionelaser a larghezza di riga ridottacon cavità esterne a semiconduttore

I laser a larghezza di riga stretta e sintonizzabili sono alla base di numerose applicazioni in campi quali la fisica atomica, la spettroscopia, l'informazione quantistica, la comunicazione coerente, il telerilevamento e la misurazione di precisione. In questi settori, laser più semplici, economici, con larghezza di riga più stretta e gamma di sintonizzazione più ampia continueranno a guidare lo sviluppo di nuove applicazioni di questa tecnologia.

Negli ultimi 50 anni, la storia delsorgente luminosa regolabileIl laser TLS ha rispecchiato in gran parte lo sviluppo della tecnologia laser. I laser a colorante iniziali 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 a zaffiro di titanio) o laser Nd:YAG a conversione di frequenza che utilizzano oscillatori parametrici ottici (OPO). I laser a diodo senza cavità esterne stabili hanno riempito la fascia di mercato a basso costo e basse prestazioni con i laser DFB commerciali e i diodi DBR, con larghezze di linea strette 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, o larghezze di linea più strette. Oggi, l'emergere dei pettini di frequenza consente di ottenere laser a frequenza stabilizzata a qualsiasi lunghezza d'onda mantenendo un'eccellente stabilità e precisione. Tuttavia, nonostante ciò, la cavità esternalaser a semiconduttoreGrazie alla sua semplicità, multifunzionalità, prestazioni rispettabili e costo molto contenuto, conserva tuttora il suo status di sorgente luminosa comunemente utilizzata in molti laboratori.

Attualmente, i laser a larghezza di riga sintonizzabile e stretta con semiconduttori a cavità esterna sono ampiamente utilizzati 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 a larghezza di riga stretta sintonizzabili sono tipicamente 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 importanti dei laser a larghezza di riga stretta sintonizzabili con semiconduttori a cavità esterna includono una larghezza di riga laser stretta, una bassa deriva di 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 blocco di frequenza laser. Ad esempio, utilizzando la tecnologia di stabilizzazione di frequenza PDH per bloccare la lunghezza d'onda del laser sulla cavità ottica super-stabile, la larghezza di riga del laser può essere ridotta al livello di 1 Hz e la stabilità di frequenza può raggiungere < 3× 10⁻¹⁵ @ 1 s.