Desenvolvemento e estado do mercado do láser sintonizable Segunda parte

Desenvolvemento e estado do mercado do láser sintonizable (segunda parte)

Principio de funcionamento deláser sintonizable

Hai aproximadamente tres principios para lograr a sintonización da lonxitude de onda do láser. A maioríaláseres sintonizablesutilizar substancias de traballo con liñas fluorescentes amplas. Os resonadores que compoñen o láser teñen perdas moi baixas só nun rango de lonxitudes de onda moi estreito. Polo tanto, o primeiro é cambiar a lonxitude de onda do láser cambiando a lonxitude de onda correspondente á rexión de baixa perda do resonador por algúns elementos (como unha reixa). O segundo é cambiar o nivel de enerxía da transición láser cambiando algúns parámetros externos (como campo magnético, temperatura, etc.). O terceiro é o uso de efectos non lineais para lograr a transformación e afinación da lonxitude de onda (ver óptica non lineal, dispersión Raman estimulada, duplicación de frecuencia óptica, oscilación paramétrica óptica). Os láseres típicos que pertencen ao primeiro modo de sintonización son os láseres de colorante, os láseres de crisoberilo, os láseres de centro de cor, os láseres de gas de alta presión sintonizables e os láseres excimer sintonizables.

O láser sintonizable desde a perspectiva da tecnoloxía de realización divídese principalmente en: tecnoloxía de control actual, tecnoloxía de control de temperatura e tecnoloxía de control mecánico.
Entre eles, a tecnoloxía de control electrónico é lograr a sintonización da lonxitude de onda cambiando a corrente de inxección, con velocidade de sintonización de nivel NS, ancho de banda de sintonización amplo, pero pequena potencia de saída, baseada na tecnoloxía de control electrónico principalmente SG-DBR (reixa de mostraxe DBR) e Láser GCSR (reflexión de mostraxe cara atrás de acoplamento direccional de reixa auxiliar). A tecnoloxía de control de temperatura cambia a lonxitude de onda de saída do láser cambiando o índice de refracción da rexión activa do láser. A tecnoloxía é sinxela, pero lenta, e pódese axustar cun ancho de banda estreito de só uns poucos nm. As principais baseadas na tecnoloxía de control de temperatura sonLáser DFB(retroalimentación distribuída) e láser DBR (reflexión de Bragg distribuída). O control mecánico baséase principalmente na tecnoloxía MEMS (sistema micro-electro-mecánico) para completar a selección de lonxitude de onda, con gran ancho de banda axustable, alta potencia de saída. As principais estruturas baseadas na tecnoloxía de control mecánico son DFB (retroalimentación distribuída), ECL (láser de cavidade externa) e VCSEL (láser emisor de superficie de cavidade vertical). A continuación explícase a partir destes aspectos do principio dos láseres sintonizables.

Aplicación de comunicación óptica

O láser sintonizable é un dispositivo optoelectrónico clave nunha nova xeración de sistemas de multiplexación por división de lonxitude de onda densa e intercambio de fotóns en rede totalmente óptica. A súa aplicación aumenta moito a capacidade, flexibilidade e escalabilidade do sistema de transmisión de fibra óptica, e realizou unha sintonía continua ou case continua nun amplo rango de lonxitudes de onda.
Empresas e institucións de investigación de todo o mundo están a promover activamente a investigación e o desenvolvemento de láseres sintonizables, e constantemente se están facendo novos avances neste campo. O rendemento dos láseres sintonizables mellórase constantemente e o custo redúcese constantemente. Na actualidade, os láseres sintonizables divídense principalmente en dúas categorías: láseres sintonizables semicondutores e láseres de fibra sintonizables.
Láser semicondutoré unha fonte de luz importante no sistema de comunicación óptica, que ten as características de tamaño pequeno, peso lixeiro, alta eficiencia de conversión, aforro de enerxía, etc., e é fácil de lograr a integración optoelectrónica dun só chip con outros dispositivos. Pódese dividir en láser de feedback distribuído sintonizable, láser de espello Bragg distribuído, láser emisor de superficie de cavidade vertical do sistema de micromotor e láser de semicondutor de cavidade externa.
O desenvolvemento do láser de fibra sintonizable como medio de ganancia e o desenvolvemento do díodo láser semicondutor como fonte de bomba promoveu moito o desenvolvemento de láseres de fibra. O láser sintonizable baséase no ancho de banda de ganancia de 80 nm da fibra dopada, e o elemento de filtro engádese ao bucle para controlar a lonxitude de onda láser e realizar a sintonización da lonxitude de onda.
O desenvolvemento do láser de semicondutores sintonizables é moi activo no mundo e o progreso tamén é moi rápido. A medida que os láseres sintonizables se aproximan gradualmente aos láseres de lonxitude de onda fixa en termos de custo e rendemento, inevitablemente utilizaranse cada vez máis nos sistemas de comunicación e desempeñarán un papel importante nas futuras redes totalmente ópticas.

Perspectiva de desenvolvemento
Hai moitos tipos de láseres sintonizables, que xeralmente se desenvolven introducindo aínda máis mecanismos de sintonización de lonxitude de onda en base a varios láseres de lonxitude de onda única, e algúns produtos foron subministrados ao mercado internacional. Ademais do desenvolvemento de láseres sintonizables ópticos continuos, tamén se informou de láseres sintonizables con outras funcións integradas, como o láser sintonizable integrado cun único chip de VCSEL e un modulador de absorción eléctrica, e o láser integrado cun reflector Bragg de reixa de mostra. e un amplificador óptico de semicondutores e un modulador de absorción eléctrica.
Debido a que o láser sintonizable de lonxitude de onda é amplamente utilizado, o láser sintonizable de varias estruturas pódese aplicar a diferentes sistemas, e cada un ten vantaxes e desvantaxes. O láser de semicondutores de cavidade externa pódese usar como fonte de luz sintonizable de banda ancha en instrumentos de proba de precisión debido á súa alta potencia de saída e lonxitude de onda sintonizable continua. Desde a perspectiva da integración de fotóns e coñecer a futura rede totalmente óptica, o DBR de reixa de mostra, o DBR de reixa superestructurada e os láseres sintonizables integrados con moduladores e amplificadores poden ser fontes de luz sintonizables prometedoras para Z.
O láser sintonizable de reixa de fibra con cavidade externa tamén é un tipo prometedor de fonte de luz, que ten unha estrutura sinxela, un ancho de liña estreito e un acoplamento de fibra sinxelo. Se o modulador EA se pode integrar na cavidade, tamén se pode usar como fonte de solitóns ópticos sintonizables de alta velocidade. Ademais, os láseres de fibra sintonizables baseados en láseres de fibra fixeron un progreso considerable nos últimos anos. Pódese esperar que o rendemento dos láseres sintonizables nas fontes de luz de comunicación óptica mellore aínda máis e que a cota de mercado aumente gradualmente, con perspectivas de aplicación moi brillantes.