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 o axuste da lonxitude de onda do láser. A maioríaláseres sintonizablesempregan substancias de traballo con liñas fluorescentes anchas. 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 mediante algúns elementos (como unha reixa). O segundo é cambiar o nivel de enerxía da transición láser cambiando algúns parámetros externos (como o campo magnético, a temperatura, etc.). O terceiro é o uso de efectos non lineais para lograr a transformación e o axuste da lonxitude de onda (véxase óptica non lineal, dispersión Raman estimulada, duplicación de frecuencia óptica, oscilación paramétrica óptica). Os láseres típicos que pertencen ao primeiro modo de axuste son láseres de colorante, láseres de crisoberilo, láseres de centro de cor, láseres de gas de alta presión sintonizables e láseres excímeros sintonizables.

Desde a perspectiva da tecnoloxía de realización, o láser sintonizable divídese principalmente en: tecnoloxía de control de corrente, tecnoloxía de control de temperatura e tecnoloxía de control mecánico.
Entre elas, a tecnoloxía de control electrónico consiste en conseguir o axuste da lonxitude de onda cambiando a corrente de inxección, cunha velocidade de axuste de nivel NS, unha ampla banda de axuste, pero unha pequena potencia de saída, baseándose principalmente na tecnoloxía de control electrónico SG-DBR (reixa de mostraxe DBR) e no láser GCSR (reixa auxiliar con acoplamento direccional e reflexión de mostraxe cara atrás). 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 microelectromecánico) para completar a selección de lonxitude de onda, con gran ancho de banda axustable e 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 de emisión superficial 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 lonxitudes de onda densas e intercambio de fotóns en redes totalmente ópticas. A súa aplicación aumenta enormemente a capacidade, a flexibilidade e a escalabilidade do sistema de transmisión por fibra óptica e conseguiu unha sintonización continua ou cuasicontinua nun amplo rango de lonxitudes de onda.
As empresas e as institucións de investigación de todo o mundo están a promover activamente a investigación e o desenvolvemento de láseres sintonizables, e neste campo realízanse constantemente novos avances. O rendemento dos láseres sintonizables mellórase constantemente e o custo redúcese constantemente. Na actualidade, os láseres sintonizables divídense principalmente en dúas categorías: láseres sintonizables de semicondutores e láseres de fibra sintonizables.
láser semicondutoré unha fonte de luz importante nos sistemas de comunicación óptica, que ten as características de pequeno tamaño, peso lixeiro, alta eficiencia de conversión, aforro de enerxía, etc., e é doado de lograr a integración optoelectrónica dun só chip con outros dispositivos. Pódese dividir en láser de retroalimentación distribuída sintonizable, láser de espello de Bragg distribuído, láser de emisión superficial de cavidade vertical con sistema de micromotor e láser de semicondutores de cavidade externa.
O desenvolvemento do láser de fibra sintonizable como medio de ganancia e o desenvolvemento do díodo láser semicondutor como fonte de bombeo promoveron enormemente 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 do láser e realizar o axuste da lonxitude de onda.
O desenvolvemento de láseres semicondutores sintonizables é moi activo no mundo e o progreso tamén é moi rápido. A medida que os láseres sintonizables se achegan gradualmente aos láseres de lonxitude de onda fixa en termos de custo e rendemento, inevitablemente usaranse cada vez máis nos sistemas de comunicación e xogarán un papel importante nas futuras redes totalmente ópticas.

Perspectiva de desenvolvemento
Existen moitos tipos de láseres sintonizables, que xeralmente se desenvolven introducindo mecanismos de sintonización de lonxitudes de onda baseándose en varios láseres de lonxitude de onda única, e algúns produtos foron subministrados ao mercado internacionalmente. Ademais do desenvolvemento de láseres sintonizables ópticos continuos, tamén se informaron 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 pode aplicarse a diferentes sistemas, e cada un ten vantaxes e desvantaxes. O láser semicondutor de cavidade externa pode usarse 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 para cumprir coa futura rede totalmente óptica, o DBR de reixa de mostra, o DBR de reixa superestruturado e os láseres sintonizables integrados con moduladores e amplificadores poden ser fontes de luz sintonizables prometedoras para Z.
O láser sintonizable de fibra con cavidade externa tamén é un tipo de fonte de luz prometedora, que ten unha estrutura simple, 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 unha fonte de solitones ópticos sintonizables de alta velocidade. Ademais, os láseres de fibra sintonizables baseados en láseres de fibra fixeron progresos considerables nos últimos anos. Espérase 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.