Principio de sintonización do láser de semicondutores Tunable (Tunable laser)

Principio de afinaciónLáser semicondutor sintonizable(Láser sintonizable)

O láser semicondutor sintonizable é un tipo de láser que pode cambiar continuamente a lonxitude de onda da saída do láser nun determinado rango. O láser de semicondutores sintonizables adopta axustes térmicos, eléctricos e mecánicos para axustar a lonxitude da cavidade, o espectro de reflexión da reixa, a fase e outras variables para lograr a sintonización da lonxitude de onda. Este tipo de láser ten unha ampla gama de aplicacións en comunicación óptica, espectroscopia, detección, medicina e outros campos. A figura 1 mostra a composición básica de aláser sintonizable, incluíndo a unidade de ganancia de luz, a cavidade FP composta polos espellos dianteiro e traseiro e a unidade de filtro de selección de modo óptico. Finalmente, axustando a lonxitude da cavidade de reflexión, o filtro de modo óptico pode alcanzar a saída de selección de lonxitude de onda.

FIG.1

Método de afinación e a súa derivación

O principio de afinación de sintonizableláseres semicondutoresdepende principalmente de cambiar os parámetros físicos do resonador láser para lograr cambios continuos ou discretos na lonxitude de onda do láser de saída. Estes parámetros inclúen, pero non están limitados a, índice de refracción, lonxitude da cavidade e selección de modo. O seguinte detalla varios métodos de afinación comúns e os seus principios:

1. Axuste da inxección do portador

A sintonización da inxección do portador consiste en cambiar o índice de refracción do material cambiando a corrente inxectada na rexión activa do láser semicondutor, para conseguir a sintonización da lonxitude de onda. Cando a corrente aumenta, a concentración do portador na rexión activa aumenta, producindo un cambio no índice de refracción, que á súa vez afecta a lonxitude de onda do láser.

2. Axuste térmico A afinación térmica consiste en cambiar o índice de refracción e a lonxitude da cavidade do material cambiando a temperatura de funcionamento do láser, para conseguir a sintonización da lonxitude de onda. Os cambios de temperatura afectan ao índice de refracción e ao tamaño físico do material.

3. Axuste mecánico A afinación mecánica consiste en lograr a afinación da lonxitude de onda cambiando a posición ou o ángulo dos elementos ópticos externos do láser. Os métodos de axuste mecánico comúns inclúen cambiar o ángulo da rede de difracción e mover a posición do espello.

4 Afinación electro-óptica A afinación electro-óptica conséguese aplicando un campo eléctrico a un material semicondutor para cambiar o índice de refracción do material, conseguindo así a afinación da lonxitude de onda. Este método úsase habitualmente enmoduladores electro-ópticos (EOM) e láseres afinados electro-ópticamente.

En resumo, o principio de sintonía do láser semicondutor sintonizable realiza principalmente a sintonización da lonxitude de onda cambiando os parámetros físicos do resonador. Estes parámetros inclúen o índice de refracción, a lonxitude da cavidade e a selección do modo. Os métodos de sintonización específicos inclúen a sintonización por inxección de portadores, a sintonización térmica, a afinación mecánica e a afinación electro-óptica. Cada método ten o seu propio mecanismo físico específico e a súa derivación matemática, e a selección do método de sintonización adecuado debe considerarse segundo os requisitos específicos da aplicación, como o rango de sintonía, a velocidade de sintonía, a resolución e a estabilidade.