Desarrollo y estado del mercado del láser sintonizable Segunda parte

Desarrollo y estado del mercado del láser sintonizable (Segunda parte)

Principio de funcionamiento deláser sintonizable

Existen aproximadamente tres principios para lograr la sintonización de la longitud de onda del láser. La mayoríaláseres sintonizablesUtilizan sustancias de trabajo con líneas fluorescentes anchas. Los resonadores que componen el láser presentan pérdidas muy bajas solo en un rango de longitud de onda muy estrecho. Por lo tanto, el primero consiste en cambiar la longitud de onda del láser modificando la longitud de onda correspondiente a la región de bajas pérdidas del resonador mediante algunos elementos (como una rejilla). El segundo consiste en desplazar el nivel de energía de la transición láser modificando algunos parámetros externos (como el campo magnético, la temperatura, etc.). El tercero consiste en el uso de efectos no lineales para lograr la transformación y sintonización de la longitud de onda (véase óptica no lineal, dispersión Raman estimulada, duplicación de frecuencia óptica, oscilación paramétrica óptica). Los láseres típicos que pertenecen al primer modo de sintonización son los láseres de colorante, los láseres de crisoberilo, los láseres de centro de color, los láseres de gas de alta presión sintonizables y los láseres excimer sintonizables.

El láser sintonizable desde la perspectiva de la tecnología de realización se divide principalmente en: tecnología de control de corriente, tecnología de control de temperatura y tecnología de control mecánico.
Entre ellas, la tecnología de control electrónico permite ajustar la longitud de onda modificando la corriente de inyección, con una velocidad de ajuste de nivel NS, un amplio ancho de banda de ajuste y una baja potencia de salida. Se basa principalmente en la tecnología de control electrónico SG-DBR (rejilla de muestreo DBR) y el láser GCSR (rejilla auxiliar de acoplamiento direccional con reflexión de muestreo hacia atrás). La tecnología de control de temperatura modifica la longitud de onda de salida del láser modificando el índice de refracción de su región activa. Esta tecnología es simple, pero lenta, y permite ajustar un ancho de banda estrecho de tan solo unos pocos nm. Las principales tecnologías basadas en control de temperatura son:Láser DFB(retroalimentación distribuida) y láser DBR (reflexión Bragg distribuida). El control mecánico se basa principalmente en tecnología MEMS (sistema microelectromecánico) para completar la selección de la longitud de onda, con un amplio ancho de banda ajustable y una alta potencia de salida. Las principales estructuras basadas en tecnología de control mecánico son DFB (retroalimentación distribuida), ECL (láser de cavidad externa) y VCSEL (láser de emisión superficial de cavidad vertical). A continuación, se explica el principio de los láseres sintonizables a partir de estos aspectos.

Aplicación de comunicación óptica

El láser sintonizable es un dispositivo optoelectrónico clave en una nueva generación de sistemas de multiplexación por división de longitud de onda densa e intercambio de fotones en redes totalmente ópticas. Su aplicación aumenta considerablemente la capacidad, la flexibilidad y la escalabilidad de los sistemas de transmisión por fibra óptica, y ha logrado una sintonización continua o casi continua en un amplio rango de longitudes de onda.
Empresas e instituciones de investigación de todo el mundo promueven activamente la investigación y el desarrollo de láseres sintonizables, y se producen constantes avances en este campo. El rendimiento de los láseres sintonizables mejora constantemente y su coste se reduce constantemente. Actualmente, los láseres sintonizables se dividen principalmente en dos categorías: láseres sintonizables de semiconductores y láseres sintonizables de fibra.
Láser semiconductorEs una fuente de luz importante en los sistemas de comunicación óptica. Se caracteriza por su pequeño tamaño, peso ligero, alta eficiencia de conversión, ahorro de energía, etc., y facilita la integración optoelectrónica de un solo chip con otros dispositivos. Se divide en láser de retroalimentación distribuida sintonizable, láser de espejo Bragg distribuido, láser de emisión superficial de cavidad vertical con sistema de micromotor y láser semiconductor de cavidad externa.
El desarrollo del láser de fibra sintonizable como medio de ganancia y del diodo láser semiconductor como fuente de bombeo ha impulsado considerablemente el desarrollo de los láseres de fibra. El láser sintonizable se basa en el ancho de banda de ganancia de 80 nm de la fibra dopada, y el elemento de filtro se añade al bucle para controlar la longitud de onda del láser y lograr su sintonización.
El desarrollo de láseres semiconductores sintonizables es muy activo a nivel mundial y su progreso también es muy rápido. A medida que los láseres sintonizables se acerquen gradualmente a los láseres de longitud de onda fija en términos de costo y rendimiento, inevitablemente se utilizarán cada vez más en los sistemas de comunicación y desempeñarán un papel importante en las futuras redes ópticas.

Perspectiva de desarrollo
Existen numerosos tipos de láseres sintonizables, que generalmente se desarrollan mediante la introducción de mecanismos de sintonización de longitud de onda basados ​​en diversos láseres de longitud de onda única. Algunos de estos productos se han comercializado internacionalmente. Además del desarrollo de láseres sintonizables ópticos continuos, también se han reportado láseres sintonizables con otras funciones integradas, como el láser sintonizable integrado con un solo chip de VCSEL y un modulador de absorción eléctrica, y el láser integrado con un reflector Bragg de rejilla de muestra, un amplificador óptico semiconductor y un modulador de absorción eléctrica.
Debido a la amplia utilización de láseres sintonizables por longitud de onda, los láseres sintonizables de diversas estructuras pueden aplicarse a diferentes sistemas, cada uno con sus ventajas y desventajas. El láser semiconductor de cavidad externa puede emplearse como fuente de luz sintonizable de banda ancha en instrumentos de prueba de precisión gracias a su alta potencia de salida y su longitud de onda sintonizable continua. Desde la perspectiva de la integración de fotones y la adaptación a la futura red óptica, los láseres DBR de rejilla de muestra, los DBR de rejilla superestructurada y los láseres sintonizables integrados con moduladores y amplificadores podrían ser fuentes de luz sintonizables prometedoras para Z.
El láser sintonizable de rejilla de fibra con cavidad externa es también un tipo prometedor de fuente de luz, con una estructura simple, un ancho de línea estrecho y un fácil acoplamiento de fibra. Si el modulador EA se integra en la cavidad, también puede utilizarse como fuente óptica de solitones sintonizable de alta velocidad. Además, los láseres de fibra sintonizables basados ​​en láseres de fibra han avanzado considerablemente en los últimos años. Se espera que el rendimiento de los láseres sintonizables en fuentes de luz para comunicaciones ópticas mejore aún más y que su cuota de mercado aumente gradualmente, con perspectivas de aplicación muy prometedoras.