Principio di sintonizzazione del laser a semiconduttore sintonizzabile (laser sintonizzabile)

Principio di sintonizzazione diLaser a semiconduttore sintonizzabile(Laser sintonizzabile)

Il laser a semiconduttore sintonizzabile è un tipo di laser in grado di modificare in modo continuo la lunghezza d'onda dell'uscita laser in un certo intervallo. Il laser a semiconduttore sintonizzabile adotta la sintonizzazione termica, elettrica e meccanica per regolare la lunghezza della cavità, lo spettro di riflessione del reticolo, la fase e altre variabili per ottenere la sintonizzazione della lunghezza d'onda. Questo tipo di laser ha un'ampia gamma di applicazioni nei settori delle comunicazioni ottiche, della spettroscopia, della rilevazione, della medicina e in altri campi. La Figura 1 mostra la composizione di base di unlaser sintonizzabile, tra cui l'unità di guadagno luminoso, la cavità FP composta dagli specchi anteriore e posteriore e l'unità filtro di selezione della modalità ottica. Infine, regolando la lunghezza della cavità di riflessione, il filtro di selezione della modalità ottica può raggiungere l'uscita di selezione della lunghezza d'onda.

FIGURA 1

Metodo di sintonizzazione e sua derivazione

Il principio di sintonizzazione del sintonizzabilelaser a semiconduttoredipende principalmente dalla modifica dei parametri fisici del risonatore laser per ottenere variazioni continue o discrete della lunghezza d'onda laser in uscita. Questi parametri includono, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, l'indice di rifrazione, la lunghezza della cavità e la selezione della modalità. Di seguito vengono descritti diversi metodi di sintonizzazione comuni e i relativi principi:

1. Regolazione dell'iniezione del vettore

La regolazione dell'iniezione di portatori consiste nel modificare l'indice di rifrazione del materiale variando la corrente iniettata nella regione attiva del laser a semiconduttore, in modo da ottenere la regolazione della lunghezza d'onda. All'aumentare della corrente, aumenta anche la concentrazione di portatori nella regione attiva, con conseguente variazione dell'indice di rifrazione, che a sua volta influenza la lunghezza d'onda del laser.

2. Regolazione termica La regolazione termica consiste nel modificare l'indice di rifrazione e la lunghezza della cavità del materiale variando la temperatura di esercizio del laser, in modo da ottenere la regolazione della lunghezza d'onda. Le variazioni di temperatura influenzano l'indice di rifrazione e le dimensioni fisiche del materiale.

3. Regolazione meccanica La regolazione meccanica consiste nel regolare la lunghezza d'onda modificando la posizione o l'angolazione degli elementi ottici esterni del laser. I metodi di regolazione meccanica più comuni includono la modifica dell'angolazione del reticolo di diffrazione e lo spostamento della posizione dello specchio.

4 Sintonizzazione elettro-ottica La sintonizzazione elettro-ottica si ottiene applicando un campo elettrico a un materiale semiconduttore per modificare l'indice di rifrazione del materiale, ottenendo così la sintonizzazione della lunghezza d'onda. Questo metodo è comunemente utilizzato inmodulatori elettro-ottici (Fine del mese) e laser sintonizzati elettro-otticamente.

In sintesi, il principio di sintonizzazione del laser a semiconduttore sintonizzabile realizza principalmente la sintonizzazione della lunghezza d'onda modificando i parametri fisici del risonatore. Questi parametri includono l'indice di rifrazione, la lunghezza della cavità e la selezione della modalità. Metodi di sintonizzazione specifici includono la sintonizzazione tramite iniezione di portatori, la sintonizzazione termica, la sintonizzazione meccanica e la sintonizzazione elettro-ottica. Ogni metodo ha il proprio meccanismo fisico e la propria derivazione matematica specifici, e la selezione del metodo di sintonizzazione appropriato deve essere considerata in base ai requisiti specifici dell'applicazione, come l'intervallo di sintonizzazione, la velocità di sintonizzazione, la risoluzione e la stabilità.