أنواع وتطبيقات مولدات الليزر

يمكن تصنيف ليزر التصنيف بالليزر بطريقتين.الأول هو التصنيف من الحالة المادية للوسط المنشط.يمكن تقسيم هذا إلى غاز ، سائل ، صلب ، ليزر أشباه الموصلات.جميع أنواع الليزر لها خصائصها الخاصة.أحادية اللون لليزر الغازي قوية.على سبيل المثال ، تعد أحادية اللون في ليزر الهليوم-نيون أعلى 100 مليون مرة من مصادر الضوء العادية ، ولليزر الغازي مجموعة متنوعة من مواد العمل ، لذلك يمكنها توليد ليزر من عدة ترددات مختلفة.ومع ذلك ، نظرًا لكثافة الغاز المنخفضة ، تكون طاقة خرج الليزر صغيرة بالمقابل ؛على العكس من ذلك ، يتمتع ليزر الحالة الصلبة بطاقة عالية وقدرة خرج عالية ، ولكن هناك أنواع قليلة من مواد العمل وأحادية اللون ضعيفة ؛أكبر ميزة لليزر السائل هي أن الطول الموجي لليزر يمكن أن يكون تحولًا مستمرًا ضمن نطاق معين.هذا النوع من الليزر مناسب بشكل خاص للمناسبات ذات المتطلبات الصارمة لطول موجة الليزر ؛تتميز ليزر أشباه الموصلات بالحجم الصغير والوزن الخفيف والبنية البسيطة ، لكن طاقة الخرج صغيرة وأحادية اللون ضعيفة.طريقة تصنيف أخرى هي التصنيف وفقًا لبنية الجسيمات للوسط النشط ، والتي يمكن تقسيمها إلى ذرات ، أيونات ، جزيئات وليزر الإلكترون الحر.تنتج ليزرات الهيليوم-نيون أشعة ليزر تنبعث من ذرات النيون ، بينما تنتج ليزر الياقوت أشعة ليزر تنبعث من أيونات الكروم.هناك أيضًا ليزر جزيئي لثاني أكسيد الكربون ، يمكن تغيير تردده باستمرار.ويمكن أن تغطي نطاق تردد واسع.تختلف طريقة تنشيط الوسط في أنواع الليزر المختلفة أيضًا.هناك ثلاث طرق بشكل عام: استخدام الضوء عالي الكثافة ، والإلكترونات من مصدر طاقة مشحونة ، وطريقة ثالثة ، أقل استخدامًا ، الإشعاع النووي.

الليزر المستخدم في اتصالات الألياف الضوئية في اتصالات الألياف الضوئية ، هناك ثلاثة أنواع من مصادر الضوء: ليزر أشباه الموصلات والثنائيات الباعثة للضوء وأشباه الموصلات والليزر غير شبه الموصل.في نظام اتصالات الألياف الضوئية الفعلي ، يتم عادةً اختيار الأولين.بدلاً من أشعة الليزر شبه الموصلة ، مثل الليزر الغازي ، وأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة ، وما إلى ذلك ، على الرغم من أنها أقدم مصادر الضوء المتماسكة ، إلا أنها غير مناسبة للاستخدام مع الألياف الضوئية الصغيرة نظرًا لحجمها الكبير ، وتستخدم فقط في بعض أماكن.

ليزر أشباه الموصلات ليزر أشباه الموصلات عبارة عن صمامات ثنائية ليزر ، يُشار إليها باسم LDs.اخترعها العالم السوفيتي السابق هـ.Basov في عام 1960. تتكون بنية ليزر أشباه الموصلات عادةً من طبقة P وطبقة N وطبقة نشطة تشكل ارتباطًا مزدوجًا غير متجانسة.يعتمد انبعاث الضوء من ليزر أشباه الموصلات على مبدأ انبعاث الضوء المحفز.ستصدر معظم الإلكترونات في حالة توزيع انعكاس السكان فوتونات بشكل متزامن عندما تثيرها فوتونات الحادث الخارجية.لا تمتلك فوتونات الإشعاع المحفزة والفوتونات الساقطة نفس الطول الموجي فحسب ، بل لها نفس الطور والاتجاه أيضًا.بهذه الطريقة ، يتم الحصول على ضوء انبعاث قوي عن طريق الإثارة بواسطة الضوء الساقط الضعيف ، والذي يلعب دور تضخيم الضوء.ومع ذلك ، لا يمكن لوظيفة التضخيم البصري وحدها أن تشكل تذبذبًا بصريًا.تمامًا مثل المذبذب في الدائرة الإلكترونية ، لا يمكن أن تولد سوى وظيفة التضخيم تذبذبًا كهربائيًا ، ويجب تصميم دائرة ردود فعل إيجابية بحيث يمكن تعويض الطاقة المفقودة في الدائرة بواسطة الطاقة المضخمة.وبالمثل ، في الليزر ، يتم أيضًا استعارة مفهوم التغذية الراجعة للدائرة الإلكترونية ، ويتم إعادة جزء من الضوء المضخم مرة أخرى لزيادة التضخيم ، وتوليد التذبذب ، وإصدار ضوء الليزر.تسمى هذه الأدوات المستخدمة لتحقيق تغذية مرتدة مضخمة للضوء بالرنانات الضوئية.مزايا ليزر أشباه الموصلات: الحجم الصغير ، كفاءة الاقتران العالية ، سرعة الاستجابة السريعة ، الطول الموجي والحجم المتكيف مع حجم الألياف ، التعديل المباشر ، والتماسك الجيد.

الثنائيات الباعثة للضوء أشباه الموصلات مماثلة لليزر أشباه الموصلات ، الثنائيات الباعثة للضوء أشباه الموصلات هي أيضًا تقاطع PN ، كما أنها تستخدم مصدر طاقة خارجي لحقن الإلكترونات في تقاطع PN لإصدار الضوء.يشار إلى الثنائيات الباعثة للضوء بأشباه الموصلات باسم LEDs ، والتي تتكون من طبقة P مكونة من أشباه الموصلات من النوع P ، وطبقة N مكونة من أشباه الموصلات من النوع N ، وطبقة نشطة مكونة من بنية غير متجانسة مزدوجة في الوسط.الطبقة النشطة هي منطقة انبعاث للضوء ، ويبلغ سمكها حوالي 0.1 إلى 0.2 ميكرومتر.

إن التفاوتات الهيكلية للديودات الباعثة للضوء لأشباه الموصلات ليست ضيقة مثل تلك الموجودة في الليزر ، ولا توجد رنانات.لذا ، فإن الضوء المنبعث ليس ضوء ليزر ، بل هو مضان.المصابيح هي أجهزة تعمل بجهد أمامي مطبق.تحت تأثير التحيز الأمامي ، ستنتشر الإلكترونات في المنطقة N في الاتجاه الإيجابي وتدخل إلى الطبقة النشطة ، وستنتشر الثقوب الموجودة في المنطقة P أيضًا في الاتجاه السلبي وتدخل إلى الطبقة النشطة.يتم حجز الإلكترونات والثقوب التي تدخل الطبقة النشطة في الطبقة النشطة بسبب تأثير حاجز غير متجانسة ، مما يشكل توزيعًا انعكاسًا للسكان.هذه الإلكترونات ذات التوزيع الانعكاسي السكاني في الطبقة النشطة ستولد ضوء انبعاث تلقائي عندما تتحد مع الثقوب من خلال الانتقال.الثنائيات الباعثة للضوء أشباه الموصلات بسيطة في الهيكل ، صغيرة الحجم ، صغيرة في تيار التشغيل ، سهلة الاستخدام ، ومنخفضة التكلفة ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع في الأنظمة الإلكترونية الضوئية.

هناك طرق عديدة لتصنيف الليزر ، والتي يمكن تقسيمها حسب المادة التي تقطعها ، وقوتها ، ووفقًا لمدى التردد.يمكن تقسيم معدات الليزر إلى ضوء مرئي ، الأشعة تحت الحمراء ، الأشعة فوق البنفسجية ، الأشعة السينية ، والأطوال الموجية المتعددة القابلة للضبط وفقًا لنطاق الطول الموجي.في الوقت الحاضر ، الليزر الصناعي بالأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ، مثل ليزر ثاني أكسيد الكربون 10.64um بالأشعة تحت الحمراء ، مصباح الكريبتون الذي يتم ضخه بالليزر YAG 1.064um بالأشعة تحت الحمراء ، مصباح الزينون الذي يتم ضخه بواسطة ليزر YAG 1.064um بالأشعة تحت الحمراء ، ليزر YAG الذي يتم ضخه بجانب أشباه الموصلات 1.064um ليزر الأشعة تحت الحمراء.

توجد أنواع عديدة من الليزر ، والتي يمكن تقسيمها إلى أنواع صلبة ، وغازية ، وسائلة ، وأشباه الموصلات ، وأنواع الصبغ:

(1) تعتبر ليزر الحالة الصلبة صغيرة ومتينة بشكل عام ، ولها طاقة إشعاعية عالية النبضة ومجموعة واسعة من التطبيقات.مثل: Nd: YAG laser.Nd (نيوديميوم) عنصر أرضي نادر ، YAG تعني عقيق الإيتريوم الألومنيوم ، وهيكلها البلوري يشبه الياقوت.

(2) ليزر أشباه الموصلات صغير الحجم وخفيف الوزن وطويل العمر وبسيط الهيكل ومناسب بشكل خاص للاستخدام في الطائرات والسفن الحربية والمركبات وسفن الفضاء.يمكن لليزر أشباه الموصلات تغيير الطول الموجي لضوء الليزر من خلال المجالات الكهربائية الخارجية والمجالات المغناطيسية ودرجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك ، ويمكنه تحويل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى طاقة ليزر ، لذا فهي تتطور بسرعة.

(3) يستخدم الليزر الغازي الغاز كمادة عاملة ، وله أحادي اللون وتماسك جيد.يمكن أن يصل الطول الموجي لليزر إلى آلاف الأنواع ، ويستخدم على نطاق واسع.يتميز ليزر الغاز بهيكل بسيط وتكلفة منخفضة وتشغيل مريح.يستخدم على نطاق واسع في الصناعة والزراعة والطب والقياس الدقيق وتكنولوجيا التصوير المجسم وما إلى ذلك. ليزر الغاز له طرق إثارة مختلفة مثل الطاقة الكهربائية والطاقة الحرارية والطاقة الكيميائية والطاقة الضوئية والطاقة النووية.

(4) ظهرت ليزر الصبغة مع الأصباغ السائلة كمواد عاملة في عام 1966 وتستخدم على نطاق واسع في مختلف مجالات البحث العلمي.هناك حوالي 500 نوع من الأصباغ يمكنها توليد ضوء الليزر.هذه الأصباغ قابلة للذوبان في الكحول أو البنزين أو الأسيتون أو الماء أو أي محاليل أخرى.يمكن أيضًا أن تكون موجودة في لدائن عضوية في صورة صلبة ، أو متسامحة إلى بخار ، في شكل غازي.لذلك ، يطلق على صبغ الليزر أيضًا اسم "الليزر السائل".الميزة البارزة لأشعة الليزر الصبغية هي أن الطول الموجي قابل للضبط باستمرار.تتوفر مجموعة متنوعة من ليزر الوقود بتكلفة منخفضة وكفاءة عالية وطاقة خرج مماثلة لليزر الغازي والليزر ذو الحالة الصلبة للتطبيقات في التحليل الطيفي والكيمياء الضوئية والرعاية الطبية والزراعة.

(5) هناك أنواع عديدة من ليزر الأشعة تحت الحمراء مع نطاق تطبيق واسع.إنه نوع جديد من مصادر الأشعة تحت الحمراء ، والذي يتميز بكثافة إشعاع عالية ، أحادية اللون جيدة ، تماسك جيد واتجاه قوي.

(6) لليزر الأشعة السينية قيمة مهمة في البحث العلمي والشؤون العسكرية ، ولها مزايا في أسلحة الليزر المضادة للصواريخ ؛يمكن لعلماء الأحياء استخدام ليزر الأشعة السينية لدراسة الهياكل الجزيئية في الأنسجة الحية أو معرفة المزيد عن وظائف الخلايا ؛استخدام ليزر الأشعة السينية لالتقاط صور للتركيبات الجزيئية ، مما ينتج عنه صور جزيئية حيوية عالية التباين.

(7) الليزر الكيميائي تنتج بعض التفاعلات الكيميائية ما يكفي من الذرات عالية الطاقة لإطلاق طاقة كبيرة ، والتي يمكن استخدامها لإنتاج عمل الليزر.

(8) ليزرات الإلكترون الحرة هذه الأنواع من الليزر أكثر ملاءمة لتوليد إشعاع عالي الطاقة من الأنواع الأخرى.آلية عملها مختلفة.إنه يحصل على عشرات الملايين من الفولتات من حزم الإلكترون ذات الطاقة العالية من المسرع ، ويمر عبر المجال المغناطيسي الدوري لتكوين مستويات طاقة لحالات طاقة مختلفة وتوليد إشعاع محفز.

(9) ليزر الإكسيمر ، ليزر الموجة الموجهة بالألياف ، إلخ.

نظرة عامة على مبدأ الليزر والتطبيق

الليزر هو جهاز ينبعث منه ضوء الليزر.تم صنع أول مضخم كمي للميكروويف في عام 1954 ، وتم الحصول على حزمة موجات دقيقة متماسكة للغاية.في عام 1958 ، قام كل من AL Xiaoluo و CH Townes بتوسيع مبدأ مكبر الميكروويف الكمومي إلى نطاق التردد البصري ، وأشاروا إلى طريقة توليد الليزر.في عام 1960 ، صنع تي إتش ميمان وآخرون أول ليزر ياقوتي.في عام 1961 ، صنع A. Jia Wen et al ليزر هيليوم نيون.في عام 1962 ، ابتكر RN Hall وآخرون ليزر أشباه موصلات زرنيخيد الغاليوم.منذ ذلك الحين ، كان هناك المزيد والمزيد من أنواع الليزر.وفقًا لوسط العمل ، يمكن تقسيم الليزر إلى أربع فئات: ليزر الغاز ، ليزر الحالة الصلبة ، ليزر أشباه الموصلات ، وأشعة الليزر الصبغية.في الآونة الأخيرة ، تم تطوير ليزر الإلكترون الحر أيضًا.وسيط العمل عبارة عن حزمة إلكترونية عالية السرعة تتحرك في مجال مغناطيسي دوري.يمكن أن يغطي الطول الموجي لليزر نطاقًا عريضًا من الميكروويف إلى الأشعة السينية.وفقًا لطريقة العمل ، هناك عدة أنواع مثل النبضات المستمرة والنبضية و Q-switched والنبضية فائقة القصر.عادة ما يكون الليزر عالي الطاقة ناتجًا نبضيًا.هناك الآلاف من أطوال موجات الليزر المنبعثة من أنواع مختلفة من الليزر.أطول طول موجي هو 0.7 ملم في نطاق الميكروويف ، وأقصر طول موجي هو 210 أنجستروم في منطقة الأشعة فوق البنفسجية البعيدة.يتم أيضًا دراسة الليزر في نطاق الأشعة السينية.

باستثناء ليزر الإلكترون الحر ، فإن مبدأ العمل الأساسي لأشعة الليزر المختلفة هو نفسه ، وتشمل المكونات الأساسية للجهاز الإثارة (أو الضخ) ، ووسط عمل بمستويات طاقة ثابتة ، ومرنان (انظر الرنان البصري) 3 أجزاء.الإثارة هي إثارة وسيط العمل إلى حالة الإثارة بعد امتصاص الطاقة الخارجية ، وتهيئة الظروف لتحقيق والحفاظ على انعكاس السكان.تشمل طرق الإثارة الإثارة البصرية ، والإثارة الكهربائية ، والإثارة الكيميائية ، وإثارة الطاقة النووية.يحتوي وسط العمل على مستوى طاقة مستقر بحيث يهيمن الانبعاث المحفّز ، وبالتالي تحقيق التضخيم البصري.يمكن للرنان أن يجعل الفوتونات الموجودة في التجويف لها نفس التردد والطور واتجاه التشغيل ، بحيث يكون لليزر اتجاه وتماسك جيدان.

تشير مادة العمل بالليزر إلى نظام المواد المستخدم لتحقيق انعكاس رقم الجسيمات وتوليد تضخيم إشعاعي محفز للضوء ، يُسمى أحيانًا أيضًا وسيط كسب الليزر ، والذي يمكن أن يكون صلبًا (بلوري ، زجاج) ، غاز (غاز ذري ، غاز أيوني) ، غازات جزيئية ) وأشباه الموصلات والسوائل.يتمثل المطلب الرئيسي لمواد العمل بالليزر في تحقيق درجة كبيرة من الانعكاس السكاني بين مستويات الطاقة المحددة لجزيئاتها العاملة قدر الإمكان ، والحفاظ على هذا الانعكاس بأكبر قدر ممكن من الفعالية أثناء عملية انبعاث الليزر بأكملها ؛ولهذه الغاية ، يجب أن يكون لمادة العمل بنية مناسبة لمستوى الطاقة وخصائص انتقالية.

يشير نظام الإثارة (المضخة) إلى آلية أو جهاز يوفر مصدر طاقة لتحقيق وصيانة الانعكاس السكاني لمواد العمل بالليزر.اعتمادًا على مادة العمل وظروف تشغيل الليزر ، يمكن اعتماد طرق الإثارة المختلفة وأجهزة الإثارة ، والأربعة التالية شائعة.الإثارة البصرية (مضخة بصرية).عادة ما يتكون جهاز الإثارة بالكامل من مصدر ضوئي لتفريغ الغاز (مثل مصباح الزينون ومصباح الكريبتون) ومكثف.② إثارة تصريف الغاز.يتم تحقيق انعكاس رقم الجسيمات من خلال عملية تفريغ الغاز التي تحدث في مادة عمل الغاز.يتكون جهاز الإثارة بالكامل عادةً من قطب تفريغ ومصدر طاقة تفريغ.③ حوافز كيميائية.يتم تحقيق انعكاس رقم الجسيمات باستخدام عملية التفاعل الكيميائي التي تحدث داخل المادة العاملة ، وعادة ما تتطلب المواد الكيميائية المتفاعلة المناسبة وتدابير البدء المقابلة.حوافز الطاقة النووية.إنه يستخدم شظايا انشطارية أو جزيئات عالية الطاقة أو إشعاع ناتج عن تفاعلات انشطار نووي صغيرة لإثارة مواد العمل وتحقيق الانعكاس السكاني.

تتكون تجاويف الرنين البصري عادة من مرآتين بأشكال هندسية معينة وخصائص انعكاس بصري مجتمعة بطريقة معينة.الوظائف هي: ① توفير إمكانية التغذية الراجعة الضوئية ، بحيث تنتقل فوتونات الإشعاع المحفزة ذهابًا وإيابًا في التجويف عدة مرات لتشكيل تذبذب مستمر متماسك.اتجاه وتواتر الحزمة المتذبذبة الترددية في التجويف محدودان لضمان أن الليزر الناتج له اتجاهية معينة وأحادية اللون.يتم تحديد تأثير تجويف الرنين من خلال الهندسة (نصف قطر انحناء السطح العاكس) والجمع النسبي للمرآتين اللتين تشكلان عادة التجويف ؛الترددات المختلفة للضوء لها خصائص خسارة انتقائية مختلفة.

يتم وصف العديد من أنواع الليزر الشائعة واستخداماتها على النحو التالي:

Nd: YAG laser ، 1064nm ، ليزر الحالة الصلبة ، أقصى طاقة إخراج لليزر المستمر هي 1000W ، والتي يمكن استخدامها لقطع المعادن بالليزر.

Ho: YAG ، ليزر الحالة الصلبة الذي ينتج ليزر 2097 نانومتر و 2091 نانومتر آمن للعين للرادار والتطبيقات الطبية.

ليزر He-Ne ، 632.8 نانومتر ، ليزر غاز ، قوة عدة ميغاواط ، يستخدم في الموازاة ، تحديد المواقع ، التصوير المجسم ، إلخ.

ليزر ثاني أكسيد الكربون ، ليزر الغاز ، الطول الموجي الناتج 10.6 ميكرومتر ، يستخدم على نطاق واسع في المعالجة بالليزر ، والاتصالات الطبية والجوية والتطبيقات العسكرية الأخرى.

الليزر الجزيئي N2 ، الليزر الغازي ، الضوء فوق البنفسجي الناتج ، يمكن أن تصل طاقة الذروة إلى عشرات الميجاوات ، وعرض النبض أقل من 10 نانوثانية ، وتردد التكرار هو عشرات إلى كيلوهرتز.يمكن استخدامه كمصدر لمضخة ليزر الوقود القابل للضبط ، ويمكن استخدامه أيضًا لتحليل التألق.، كشف التلوث ، إلخ.

هناك ثلاثة مبادئ تقريبًا لتحقيق ضبط الطول الموجي بالليزر.تستخدم معظم أنواع الليزر القابلة للضبط مواد عمل ذات خطوط فلورية واسعة.الرنانات التي يتكون منها الليزر لها خسائر منخفضة جدًا فقط في نطاق الطول الموجي الضيق جدًا.لذلك ، فإن الأول هو تغيير الطول الموجي لضوء الليزر عن طريق تغيير الطول الموجي المقابل لمنطقة الخسارة المنخفضة للرنان بواسطة بعض العناصر (مثل حواجز شبكية).والثاني هو تحويل مستوى الطاقة لانتقال الليزر عن طريق تغيير بعض المعلمات الخارجية (مثل المجال المغناطيسي ودرجة الحرارة وما إلى ذلك).والثالث هو استخدام التأثيرات غير الخطية لتحقيق تحويل وضبط الطول الموجي (انظر البصريات اللاخطية ، تشتت رامان المحفز ، مضاعفة التردد البصري ، والتذبذب البارامترى البصري).تشتمل أنواع الليزر النموذجية التي تنتمي إلى طريقة الضبط الأولى على ليزر الصبغ ، وليزر الكريزوبيريل ، وليزر مركز الألوان ، وليزر الغاز عالي الضغط القابل للضبط ، وليزر الإكسيمر القابل للضبط.

تنقسم أشعة الليزر القابلة للضبط بشكل أساسي إلى: تقنية التحكم الحالية وتكنولوجيا التحكم في درجة الحرارة وتكنولوجيا التحكم الميكانيكي من حيث تقنية التنفيذ.

من بينها ، تحقق تقنية التحكم الإلكتروني ضبط الطول الموجي عن طريق تغيير تيار الحقن.لديها سرعة ضبط على مستوى ns وعرض نطاق عريض للضبط ، لكن طاقة الخرج صغيرة.محزوز مساعد اتجاهي انعكاس أخذ العينات العكسي) ليزر.تعمل تقنية التحكم في درجة الحرارة على تغيير الطول الموجي الناتج بالليزر عن طريق تغيير معامل الانكسار للمنطقة النشطة من الليزر.هذه التقنية بسيطة ولكنها بطيئة ولها عرض نطاق ضيق قابل للضبط يبلغ بضعة نانومتر فقط.استنادًا إلى تقنية التحكم في درجة الحرارة ، يوجد أساسًا ليزر DFB (ردود الفعل الموزعة) و DBR (انعكاس Bragg الموزع).يعتمد التحكم الميكانيكي بشكل أساسي على تقنية MEMS (الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة) لإكمال اختيار الطول الموجي ، مع عرض نطاق ترددي كبير قابل للتعديل وطاقة خرج عالية.استنادًا إلى تقنية التحكم الميكانيكي ، يوجد بشكل أساسي DFB (التغذية المرتدة الموزعة) و ECL (ليزر التجويف الخارجي) و VCSEL (الليزر الباعث لسطح التجويف العمودي) وغيرها من الهياكل.يتم شرح مبادئ الليزر الانضغاطي من هذه الجوانب أدناه.

على أساس تكنولوجيا التحكم الحالية

المبدأ العام المستند إلى تقنية التحكم الحالية هو تغيير تيار شبكة الألياف وجزء التحكم في الطور في مواضع مختلفة في الليزر القابل للضبط ، بحيث يتغير معامل الانكسار النسبي لشبكة الألياف ، مما ينتج عنه أطياف مختلفة ، وهي الناتجة عن مناطق مختلفة من مقضب الألياف.يحدد تراكب الأطياف المختلفة طولًا موجيًا معينًا ، وبالتالي يولد الطول الموجي المحدد المطلوب لضوء الليزر.

يعتمد الليزر القابل للضبط القائم على تقنية التحكم الحالية على هيكل SGDBR (عاكس Bragg الموزع المشبَّك).

ينقسم هذا النوع من الليزر بشكل أساسي إلى منطقة تضخيم أشباه الموصلات ، ومنطقة شبكية أمامية من طراز Bragg ، ومنطقة نشطة ، ومنطقة ضبط طور ، ومنطقة محزوز خلفية Bragg.تقوم منطقة مقضب Bragg الأمامية ومنطقة ضبط الطور ومنطقة مقضب Bragg الخلفية على التوالي بتغيير بنية التوزيع الجزيئي للمنطقة من خلال التيارات المختلفة ، وبالتالي تغيير الخصائص الدورية لشبكة Bragg.

بالنسبة للطيف المتولد في المنطقة النشطة (النشطة) ، يتم تشكيل الطيف مع اختلاف بسيط في توزيع التردد في منطقة مقضب Bragg الأمامية ومنطقة مقضب Bragg الخلفية على التوالي.بالنسبة للطول الموجي المحدد المطلوب لضوء الليزر ، يطبق الليزر القابل للضبط تيارات مختلفة على شبكة Bragg الأمامية وشبكة Bragg الخلفية على التوالي ، بحيث لا يتداخل الطول الموجي المحدد فقط والأطوال الموجية الأخرى مع الطيف في هاتين المنطقتين ، بحيث يمكن إخراج الأطوال الموجية المحددة المطلوبة.في الوقت نفسه ، يشتمل الليزر أيضًا على منطقة مضخم لأشباه الموصلات ، بحيث يمكن أن تصل طاقة ضوء الليزر الناتج لطول موجي معين إلى 100mW أو 20mW.

على أساس تكنولوجيا التحكم الميكانيكي

استنادًا إلى تقنية التحكم الميكانيكي ، يتم استخدام MEMS بشكل عام لتحقيق.يعتمد الليزر القابل للضبط القائم على تقنية التحكم الميكانيكي هيكل MEMs-DFB.

تشتمل أجهزة الليزر القابلة للضبط بشكل أساسي على صفيفات ليزر DFB ومرايا MEM قابلة للإمالة وأجزاء تحكم وأجزاء مساعدة أخرى.

بالنسبة لمنطقة مصفوفة الليزر DFB ، هناك العديد من مصفوفات الليزر DFB ، كل منها يمكن أن يولد أطوال موجية محددة متباعدة على فترات 25 جيجا هرتز ضمن عرض نطاق يبلغ حوالي 1.0 نانومتر.يتم تحديد الطول الموجي المحدد المطلوب من خلال التحكم في زاوية دوران عدسة MEM ، وذلك لإخراج الطول الموجي المحدد المطلوب للضوء.

ليزر آخر قابل للضبط يعتمد على سلسلة ML لهيكل VCSEL ، يعتمد تصميمه على الليزر الباعث لسطح التجويف العمودي الذي يتم ضخه بصريًا ، باستخدام تقنية التجويف شبه المتماثل ، باستخدام MEMS لتحقيق ضبط مستمر لطول الموجة.في الوقت نفسه ، يمكن الحصول على طاقة بصرية ناتجة كبيرة ونطاق ضبط طيفي واسع بهذه الطريقة ، ويتم تجميع الثرمستور و TEC معًا للحصول على خرج ثابت في نطاق درجة حرارة واسع.تم دمج جهاز التحكم في الطول الموجي عريض النطاق في نفس الحزمة للتحكم الدقيق في التردد ، ويتم استخدام كاشف الطاقة الضوئية الأمامي والعزل البصري لتوفير طاقة خرج مستقرة.يمكن أن يوفر هذا الليزر القابل للضبط طاقة بصرية 10 / 20mW في كل من النطاق C و L-band.

يتمثل العيب الرئيسي لأشعة الليزر القابلة للضبط بناءً على هذا المبدأ في أن وقت التوليف بطيء نسبيًا ، ويتطلب عمومًا وقت استقرار ضبط يبلغ عدة ثوانٍ.

بناء على تقنية التحكم في درجة الحرارة

تُستخدم تقنية التحكم في درجة الحرارة بشكل أساسي في هيكل DFB.المبدأ هو ضبط درجة الحرارة في تجويف الليزر بحيث يمكن أن يصدر أطوال موجية مختلفة.

يتم تحقيق تعديل الطول الموجي لليزر القابل للضبط بناءً على هذه التقنية الأساسية من خلال التحكم في ليزر InGaAsP DFB للعمل عند -5-50.تحتوي الوحدة على FP etalon مدمج وكشف عن الطاقة الضوئية ، ويمكن قفل ليزر خرج الضوء المستمر على الشبكة بفاصل 50 جيجا هرتز المحدد من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات.هناك نوعان من TECs المستقلان في الوحدة ، أحدهما يستخدم للتحكم في الطول الموجي لليزر ، والآخر يستخدم لضمان تشغيل درجة حرارة ثابتة لخزانة الطول الموجي وكاشف الكشف عن الطاقة في الوحدة.تحتوي الوحدة أيضًا على SOA مدمج لتضخيم الطاقة الضوئية الناتجة.

عيب تقنية التحكم هذه هو أن عرض التوليف لوحدة واحدة ليس عريضًا ، وعمومًا بضعة نانومتر فقط ، ووقت الضبط طويل نسبيًا ، ويتطلب عمومًا وقت تثبيت ضبط لعدة ثوان.

في الوقت الحاضر ، تستخدم أشعة الليزر القابلة للضبط بشكل أساسي تقنية التحكم الحالية أو تقنية التحكم في درجة الحرارة أو تقنية التحكم الميكانيكي ، وقد يستخدم بعض الموردين إحدى هاتين التقنيتين أو كليهما.بالطبع ، مع تطور التكنولوجيا ، قد تظهر أيضًا تقنيات تحكم ليزر جديدة قابلة للضبط.
يرجى الإشارة إلى المصدر.

FANUCI احترافيآلة لحام بالليزر&آلة التنظيف بالليزرالصانع.تابعنا للحصول على مقاطع فيديو محدثة جديدة كل أسبوع!