CO2激光器是研究得最多的一種紅外可調(diào)諧激光器。當激光器內(nèi)的壓力增加時,由于碰撞加寬,CO2分子的振動-轉(zhuǎn)動能級中的支線都加寬以致重疊,因而獲得連續(xù)調(diào)諧的性能。高壓CO2激光器已實現(xiàn)9~12.5微米的寬帶可調(diào)諧輸出。
可調(diào)諧激光器與連續(xù)激光器什么區(qū)別
可調(diào)諧激光器tunable laser 是指在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)改變激光輸出波長的激光器。連續(xù)激光器相對于脈沖激光器來說的,連續(xù)的就是輸出激光是連續(xù)的一直開著的狀態(tài),脈沖就類似照相機閃光燈的開關狀態(tài),...
可調(diào)諧激光器與連續(xù)激光器什么區(qū)別
可調(diào)諧激光器tunable laser 是指在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)改變激光輸出波長的激光器.連續(xù)激光器相對于脈沖激光器來說的,連續(xù)的就是輸出激光是連續(xù)的一直開著的狀態(tài),脈沖就類似照相機閃光燈的開關狀態(tài),...
可調(diào)諧激光器tunablelaser是指在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)改變激光輸出波長的激光器。連續(xù)激光器相對于脈沖激光器來說的,連續(xù)的就是輸出激光是連續(xù)的一直開著的狀態(tài),脈沖就類似照相機閃光燈的開關狀態(tài),一閃...
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評分: 4.4
利用785 nm激光二極管作為泵浦源,對長度為4.5 m,纖芯直徑為20μm,內(nèi)包層截面為D形的摻銩雙包層光纖進行可調(diào)諧實驗研究.通過使用閃耀光柵作為選頻元件,利用后向Littrow結(jié)構,獲得波長在2μm附近最大105 nm范圍內(nèi)的可調(diào)諧輸出,且在可調(diào)諧范圍內(nèi),各激光光譜線寬均約2.2 nm.結(jié)果表明,可調(diào)諧波長范圍除與光纖熒光譜有關外,還與閃耀光柵特性參數(shù)直接相關.
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評分: 4.7
采用高功率975 nm多模半導體激光器(LD)作為抽運源,以大模場摻Y(jié)b3+雙包層光纖(YDCF)作為激光增益介質(zhì),運用能夠承受較高功率運行的利特羅(Littrow)光柵外腔調(diào)諧結(jié)構,實現(xiàn)了寬帶可調(diào)諧激光輸出。實驗中,雙包層光纖采用最優(yōu)光纖長度14 m,光柵經(jīng)仔細調(diào)整后有效入纖反饋效率約20%,當入纖抽運功率約1.3 W時,激光器達到閾值并開始振蕩。通過連續(xù)旋轉(zhuǎn)光柵,激光輸出波長能在1046~1121 nm之間實現(xiàn)可調(diào)諧,可調(diào)范圍達75 nm。當入纖抽運功率為48 W時,在1089 nm波長處獲得最大輸出功率23.7 W,相應斜率效率為53%。最后,基于數(shù)值模擬簡單地分析了激光輸出特性,實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本保持一致。
網(wǎng)絡側(cè)上路任意波長信號通過可調(diào)諧激光器完成,常見的可調(diào)諧激光器實現(xiàn)技術主要有以下幾種:電流控制、溫度控制和機械控制等類型。其中電流控制技術是通過改變注入電流實現(xiàn)波長的調(diào)諧,具有納秒級調(diào)諧速度,較寬的調(diào)諧帶寬,但輸出功率較小。溫控技術激光器是通過改變激光器內(nèi)的溫度從而改變有源區(qū)折射率,從而改變激光器輸出波長的。這種控制技術的缺點是單個模塊的調(diào)諧的寬度不寬,一般只有幾個nm,而且調(diào)諧時間比較長,一般需要幾秒的調(diào)諧穩(wěn)定時間,因此這種激光器用在WDM系統(tǒng)中實用價值不大?;跍乜丶夹g的主要有DFB(分布反饋)和DBR(分布布喇格反射)激光器。機械控制主要是基于MEMS(微機電系統(tǒng))技術完成波長的選擇,具有較大的可調(diào)帶寬、較高的輸出功率?;跈C械控制技術的主要有DFB(分布反饋)、ECL(外腔激光器)和VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光器)等結(jié)構。
可調(diào)諧激光器從實現(xiàn)技術上看主要分為:電流控制技術、溫度控制技術和機械控制技術等類型。
其中電控技術是通過改變注入電流實現(xiàn)波長的調(diào)諧,具有ns級調(diào)諧速度,較寬的調(diào)諧帶寬,但輸出功率較小,基于電控技術的主要有SG-DBR(采樣光柵DBR)和GCSR(輔助光柵定向耦合背向取樣反射)激光器。溫控技術是通過改變激光器有源區(qū)折射率,從而改變激光器輸出波長的。該技術簡單,但速度慢,可調(diào)帶寬窄,只有幾個nm?;跍乜丶夹g的主要有DFB(分布反饋)和DBR(分布布喇格反射)激光器。機械控制主要是基于MEMS(微機電系統(tǒng))技術完成波長的選擇,具有較大的可調(diào)帶寬、較高的輸出功率?;跈C械控制技術的主要有DFB(分布反饋)、ECL(外腔激光器)和VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光器)等結(jié)構。下面從這幾個方面可調(diào)諧激光器的原理進行說明。
基于電流控制技術
基于電流控制技術的一般原理是通過改變可調(diào)諧激光器內(nèi)不同位置的光纖光柵和相位控制部分的電流,從而使光纖光柵的相對折射率會發(fā)生變化,產(chǎn)生不同的光譜,通過不同區(qū)域光纖光柵產(chǎn)生的不同光譜的疊加進行特定波長的選擇,從而產(chǎn)生需要的特定波長的激光。
一種基于電流控制技術的可調(diào)諧激光器采用SGDBR(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)結(jié)構。
該類型的激光器主要分為半導體放大區(qū)、前布喇格光柵區(qū)、激活區(qū)、相位調(diào)整區(qū)和后布拉格光柵區(qū)。其中前布喇格光柵區(qū)、相位調(diào)整區(qū)和后布喇格光柵區(qū)分別通過不同的電流來改變該區(qū)域的分子分布結(jié)構,從而改變布喇格光柵的周期特性。
對于在激活區(qū)(Active)產(chǎn)生的光譜,分別在前布喇格光柵區(qū)和后布喇格光柵區(qū)形成頻率分布有較小差異的光譜。對于需要的特定波長的激光,可調(diào)諧激光器分別對前布喇格光柵和后布喇格光柵施加不同電流,使得在這兩個區(qū)域產(chǎn)生只有此特定波長重疊其他波長不重疊的光譜,從而使需要的特定波長能夠輸出。同時該種激光器還包含半導體放大器區(qū),使輸出的特定波長的激光光功率達到100mW或者20mW。
基于機械控制技術
基于機械控制技術一般采用MEMS來實現(xiàn)。一種基于機械控制技術的可調(diào)諧激光器采用MEMs-DFB結(jié)構。
可調(diào)諧激光器主要包括DFB激光器陣列、可傾斜的MEMs鏡片和其他控制與輔助部分。
對于DFB激光器陣列區(qū)存在若干個DFB激光器陣列,每個陣列可以產(chǎn)生帶寬約為1.0nm內(nèi)的間隔為25Ghz的特定波長。通過控制MEMs鏡片旋轉(zhuǎn)角度來對需要的特定波長進行選擇,從而輸出需要的特定波長的光。
另一種基于VCSEL結(jié)構ML系列系列的可調(diào)諧激光器,其設計基于光泵浦垂直腔面發(fā)射激光器,采用半對稱腔技術,利用MEMS實現(xiàn)連續(xù)的波長調(diào)諧。同時通過此方法可得到大的輸出光功率和寬光譜調(diào)諧范圍,熱敏電阻和TEC封裝在一起,以便在寬的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的輸出。為了精確頻率控制一個寬帶波長控制器被集成同一管殼內(nèi),前端分接光功率檢測器及光隔離器用于提供穩(wěn)定的輸出功率。這種可調(diào)激光器可以在C波段和L波段提供10/20mW光功率。
對于這種原理的可調(diào)諧激光器主要缺點是調(diào)諧時間比較慢,一般需要幾秒的調(diào)諧穩(wěn)定時間。
基于溫度控制技術
基于溫度控制技術主要應用在DFB結(jié)構中,其原理在于調(diào)整激光腔內(nèi)溫度,從而可以使之發(fā)射不同的波長。
一種基于該原理技術的可調(diào)激光器的波長調(diào)節(jié)是依靠控制InGaAsP DFB激光器工作在-5--50℃的變化實現(xiàn)的。模塊內(nèi)置有FP標準具和光功率檢測,連續(xù)光輸出的激光可被鎖定在ITU規(guī)定的50GHz間隔的柵格上。模塊內(nèi)有兩個獨立的TEC,一個用來控制激光器的波長,另一個用來保證模塊內(nèi)的波長鎖定器和功率檢測探測器恒溫工作。模塊還內(nèi)置有SOA來放大輸出光功率。
這種控制技術的缺點是單個模塊的調(diào)諧的寬度不寬,一般只有幾個nm,而且調(diào)諧時間比較長,一般需要幾秒的調(diào)諧穩(wěn)定時間。
目前可調(diào)諧激光器基本上均采用電流控制技術、溫度控制技術或機械控制技術,有的供應商可能會采用這些技術的一種或兩種。當然隨著技術的發(fā)展,也可能會出現(xiàn)其他新的可調(diào)諧激光器控制技術。
實現(xiàn)激光波長調(diào)諧的原理大致有三種。大多數(shù)可調(diào)諧激光器都使用具有寬的熒光譜線的工作物質(zhì)。構成激光器的諧振腔只在很窄的波長范圍內(nèi)才有很低的損耗。因此,第一種是通過某些元件(如光柵)改變諧振腔低損耗區(qū)所對應的波長來改變激光的波長。第二種是通過改變某些外界參數(shù)(如磁場、溫度等)使激光躍遷的能級移動。第三種是利用非線性效應實現(xiàn)波長的變換和調(diào)諧(見非線性光學、受激喇曼散射、光二倍頻,光參量振蕩)。屬于第一種調(diào)諧方式的典型激光器有染料激光器、金綠寶石激光器、色心激光器、可調(diào)諧高壓氣體激光器和可調(diào)諧準分子激光器。