اتجاه تطوير الليزر ذي عرض الخط الضيق

اتجاه التطور لـليزر ذو عرض خط ضيق
يُعدّ تطور نمط التغذية الراجعة لليزر في الليزر ذي عرض الخط الطيفي الضيق تطورًا لبنية تجويف الرنين الليزري. فيما يلي، سنستعرض مختلف تكوينات تقنيات الليزر ذي عرض الخط الطيفي الضيق، وذلك وفقًا لتسلسل تطور رنانات الليزر.

1. تكوين تجويف رئيسي واحد. يمكن تقسيم هذا النوع من الليزر إلى تجويف خطي (تكوين كلاسيكي، بنية بسيطة وفعالة) وتجويف حلقي (يتغلب على مشكلة احتراق الثقوب المكانية ويستخدم مجال الموجة المتنقلة). يُشار تحديدًا إلى الرنان الحلقي غير المستوي (NPRO) ضمن الرنان الحلقي، وهو مجال موجة متنقلة خاص ومستقر للغاية.ليزرمن منظور طول التجويف، يمكن تقسيمه إلى تجاويف قصيرة (يسهل تطبيق نمط SLM الطولي الأحادي عليها، ولكنها تتميز بعرض خط طيفي داخلي واسع وضوضاء عالية) وتجاويف طويلة (بطبيعتها...عرض الخط الضيقلكن تنفيذ عملية SLM يمثل صعوبة تقنية).

2. تصميم التغذية الراجعة بتجويف خارجي واحد. يُقترح هذا التصميم لحل مشكلتي قصر زمن تفاعل الفوتونات وصعوبة التخلص من الانبعاث التلقائي في تجويف رئيسي واحد، وذلك عن طريق ترشيح الفوتونات وإعادتها عبر تجويف خارجي لضغط عرض الخط الطيفي. تضمنت التصاميم الكلاسيكية المبكرة تجاويف خارجية من نوع ليترو وليتمان ميتكالف تستخدم محززات. تكمن الصعوبة التقنية لهذا التصميم في مطابقة الطور بين التجويف الرئيسي والتجويف الخارجي.
3. تكوينان متكاملان للتجويف الرئيسي يعتمدان على محززات براغ:

ليزر DFBالتصميم: يجمع هذا التصميم بين بنية براغ والمنطقة النشطة، مع إدخال منطقة إزاحة الطور، مما يمنحه تكاملاً واستقراراً وكفاءةً أعلى، ويُحسّن من انحراف الطول الموجي لشبكة براغ الموزعة. تكمن الصعوبة التقنية في معالجة الشبكة (مثل طرق الترسيب الثانوي لشبكة براغ الموزعة ذات الجرافين المُعاد تركيبه، وطرق حفر سطح شبكة براغ الموزعة لأشباه الموصلات).
تكوين ليزر DBR: يستبدل المرايا التقليدية بهياكل براغ السلبية الدورية، التي تتميز بخصائص ترشيح وتسهل تطبيقها في تقنية SLM ذات التجاويف القصيرة. وبحسب وسط التضخيم، يمكن تقسيمه إلى ليزر DBR شبه موصل (يتميز بتوافق جيد مع عمليات التصنيع) وليزر DBR ليفي (يعتمد على تقنيات معالجة الألياف وتطعيمها).

لزيادة ضغط عرض الخط الطيفي للتجويف الرئيسي ذي التجويف القصير (مثل DFB/DBR)، سيتم استخدام بنية تجويف خارجي مركبة. وقد تطور شكل التجويف الخارجي مع تطور التكنولوجيا.
تجويف الفضاء الخارجي: الأشكال الرئيسية المبكرة، بما في ذلك المحزز (ليترو/ليتمان) والمرشحات البصرية المختلفة (مثل معيار فابري-بيرو).
تجويف الألياف البصرية الخارجي: باستخدام جميع أجهزة الألياف البصرية (مثل دوائر الألياف البصرية، وFBGs، وتجاويف FP للألياف البصرية، وما إلى ذلك)، تكون قدرة التكامل ومقاومة التداخل أقوى.
تجويف الموجه الموجي الخارجي: معالجة دقيقة نانوية تعتمد على مواد أشباه الموصلات مثل السيليكون ونيتريد السيليكون، مما يجعل النظام أكثر إحكاما واستقرارًا.

أخيرًا، تُقدّم هذه المقالة تكوين الليزر المتذبذب الكهروضوئي، وهو شكل خاص من أشكال التغذية الراجعة، مثل تقنية تثبيت التردد PDH. باستخدام التغذية الراجعة الكهربائية السالبة لربط تردد الليزر بمصدر مرجعي عالي الاستقرار، يُمكن تحقيق استقرار ترددي فائق. مع ذلك، فإن النظام معقد ومكلف، كما أن مرونة الطول الموجي فيه محدودة.