¿Qué es un?láser de ancho de línea estrecho?
Láser de ancho de línea estrecho. El término "ancho de línea" se refiere al ancho de línea espectral delláserEn el dominio de la frecuencia, que suele cuantificarse mediante el ancho de línea completo de medio pico (FWHM). El ancho de línea se ve afectado principalmente por la radiación espontánea de átomos o iones excitados, el ruido de fase, la vibración mecánica del resonador, la fluctuación de temperatura y otros factores externos. Cuanto menor sea el ancho de línea, mayor será la pureza del espectro; es decir, mejor será la monocromaticidad del láser. Los láseres con estas características suelen presentar muy poco ruido de fase o frecuencia, así como muy poco ruido de intensidad relativa. Al mismo tiempo, cuanto menor sea el ancho de línea del láser, mayor será la coherencia correspondiente, que se manifiesta como una longitud de coherencia extremadamente larga.
Realización y aplicación de láser de ancho de línea estrecho
Debido a la limitación del ancho de línea de ganancia inherente a la sustancia de trabajo del láser, es prácticamente imposible obtener directamente la salida de un láser de ancho de línea estrecho utilizando el propio oscilador tradicional. Para lograr el funcionamiento de un láser de ancho de línea estrecho, suele ser necesario utilizar filtros, rejillas y otros dispositivos para limitar o seleccionar el módulo longitudinal en el espectro de ganancia y aumentar la diferencia neta de ganancia entre los modos longitudinales, de modo que haya pocas o incluso una única oscilación de modo longitudinal en el resonador láser. En este proceso, suele ser necesario controlar la influencia del ruido en la salida del láser y minimizar el ensanchamiento de las líneas espectrales causado por la vibración y los cambios de temperatura del entorno externo. Al mismo tiempo, también se puede combinar con el análisis de la densidad espectral del ruido de fase o frecuencia para comprender la fuente del ruido y optimizar el diseño del láser, con el fin de lograr una salida estable del láser de ancho de línea estrecho.
Echemos un vistazo a la realización del funcionamiento con ancho de línea estrecho de varias categorías diferentes de láseres.
Los láseres semiconductores tienen las ventajas de tamaño compacto, alta eficiencia, larga vida útil y beneficios económicos.
El resonador óptico Fabry-Perot (FP) utilizado en la ingenieríaláseres semiconductoresGeneralmente oscila en modo multilongitudinal y el ancho de línea de salida es relativamente amplio, por lo que es necesario aumentar la retroalimentación óptica para obtener la salida de ancho de línea estrecho.
La retroalimentación distribuida (láser DFB) y la reflexión de Bragg distribuida (DBR) son dos láseres semiconductores de retroalimentación óptica interna típicos. Gracias a la pequeña separación de la rejilla y a la buena selectividad de longitud de onda, es fácil lograr una salida estable de ancho de línea estrecho de una sola frecuencia. La principal diferencia entre ambas estructuras radica en la posición de la rejilla: la estructura del láser DFB suele distribuir la estructura periódica de la rejilla de Bragg por todo el resonador, mientras que el resonador del DBR suele estar compuesto por la estructura de rejilla de reflexión y la región de ganancia integrada en la superficie final. Además, los láseres DFB utilizan rejillas integradas con bajo contraste de índice de refracción y baja reflectividad. Los láseres DBR utilizan rejillas de superficie con alto contraste de índice de refracción y alta reflectividad. Ambas estructuras tienen un amplio rango espectral libre y pueden realizar sintonización de longitud de onda sin salto de modo en el rango de unos pocos nanómetros, mientras que el láser DBR tiene un rango de sintonización más amplio que el láser DBR.Láser DFBAdemás, la tecnología de retroalimentación óptica de cavidad externa, que utiliza elementos ópticos externos para realimentar la luz emitida por el chip láser semiconductor y seleccionar la frecuencia, también permite la operación de ancho de línea estrecho del láser semiconductor.
(2) Láseres de fibra
Los láseres de fibra presentan una alta eficiencia de conversión de bombeo, una buena calidad de haz y una alta eficiencia de acoplamiento, temas de investigación de gran interés en el campo láser. En el contexto de la era de la información, los láseres de fibra ofrecen una buena compatibilidad con los sistemas de comunicación por fibra óptica actuales del mercado. El láser de fibra de frecuencia única, con sus ventajas de ancho de línea estrecho, bajo nivel de ruido y buena coherencia, se ha convertido en una de las áreas clave de su desarrollo.
El funcionamiento en modo longitudinal único es fundamental para lograr una salida de ancho de línea estrecho. Generalmente, según la estructura del resonador, el láser de fibra de una sola frecuencia se divide en tipo DFB, tipo DBR y tipo anillo. El principio de funcionamiento de los láseres de fibra de una sola frecuencia DFB y DBR es similar al de los láseres semiconductores DFB y DBR.
En 1960, el primer láser de rubí del mundo fue un láser de estado sólido, caracterizado por una alta energía de salida y una amplia cobertura de longitud de onda. Su singular estructura espacial lo hace más flexible en el diseño de salidas con ancho de línea estrecho. Actualmente, los principales métodos implementados incluyen el método de cavidad corta, el método de cavidad anular unidireccional, el método estándar intracavitario, el método de cavidad con modo péndulo de torsión, el método de rejilla de Bragg volumétrica y el método de inyección de semillas.
Hora de publicación: 03-jun-2025