المسار التقني الرئيسي لأشعة الليزر القابلة للضبط ذات عرض الخط الضيق

المسار التقني الرئيسي لـليزرات قابلة للضبط ذات عرض خط طيفي ضيق

المسارات التقنية الرئيسية للضبطليزرات ذات عرض خط طيفي ضيقمع تجاويف خارجية من أشباه الموصلات

تُعدّ الليزرات القابلة للضبط ذات عرض الخط الطيفي الضيق أساسًا لتطبيقات واسعة النطاق في مجالات مثل الفيزياء الذرية، والتحليل الطيفي، والمعلومات الكمومية، والاتصالات المتماسكة، والاستشعار عن بُعد، والقياس الدقيق. وفي هذه المجالات، ستستمر الليزرات الأبسط والأرخص ذات عرض الخط الطيفي الأضيق ونطاق الضبط الأوسع في دفع تطبيقات جديدة لهذه التقنية.

على مدى الخمسين عاماً الماضية، شهد تاريخمصدر ضوء قابل للتعديللقد عكست تقنية ليزر TLS إلى حد كبير تطور تكنولوجيا الليزر. فقد استُبدلت ليزرات الصبغة الأولية بليزر ثنائي ذي تجويف خارجي (ECDL)، بينما تهيمن على أنظمة الطاقة العالية ليزرات الحالة الصلبة القابلة للضبط (مثل ليزرات التيتانيوم-الياقوت) أو ليزرات Nd:YAG المحولة التردد باستخدام مذبذبات بصرية بارامترية (OPO). وقد ملأت ليزرات الثنائي التي لا تحتوي على تجاويف خارجية مستقرة سوق المنتجات منخفضة التكلفة والأداء بليزر DFB التجاري وثنائيات DBR، بعرض خط طيفي يصل إلى 500 كيلوهرتز. ومؤخرًا، بدأت ليزرات الألياف وليزر الألياف متغيرة التردد تحل محل العديد من أنظمة الحالة الصلبة بتصاميم مختلفة، مما يوفر طاقة أعلى وقابلية ضبط أكبر، أو عرض خط طيفي أضيق. واليوم، يُمكّن ظهور أمشاط التردد من تحقيق ليزرات مستقرة التردد عند أي طول موجي مع الحفاظ على استقرار ودقة ممتازين. ومع ذلك، وعلى الرغم من ذلك، فإن التجويف الخارجيليزر أشباه الموصلاتلا يزال يحتفظ بمكانته كمصدر ضوء شائع الاستخدام في العديد من المختبرات نظرًا لبساطته وتعدد وظائفه وأدائه المحترم وتكلفته المنخفضة للغاية.

في الوقت الحاضر، تُستخدم الليزرات القابلة للضبط ذات عرض الخط الضيق مع أشباه الموصلات ذات التجويف الخارجي على نطاق واسع في:

التبريد والتقاط الليزر

تكثيف بوز-أينشتاين

البصريات الكمية: الضوء المضغوط

شفاف كهرومغناطيسي وضوء بطيء

معايير الوقت والتكرار

مطيافية الليزر

تتكون الليزرات القابلة للضبط ذات عرض الخط الطيفي الضيق عادةً من وحدة تحكم، وثنائي ليزر، ووحدة اختيار التردد. على سبيل المثال، تُستخدم محززات لاختيار وضبط تردد الليزر، أو مرشحات تعتمد على بنية عين القط، وما إلى ذلك. تشمل الخصائص المهمة لليزر القابل للضبط ذي عرض الخط الطيفي الضيق المزود بأشباه موصلات ذات تجويف خارجي: عرض خط طيفي ضيق، وانحراف تردد منخفض، ونطاق ضبط واسع، وما إلى ذلك. وتعتمد هذه الخصائص المتميزة على دائرة قيادة ليزر فائقة الجودة، والاستقرار الميكانيكي العام لليزر، ومبدأ اختيار التردد. لتحقيق استقرار تردد أعلى لليزر، يمكن إضافة أنواع مختلفة من وحدات تثبيت تردد الليزر. على سبيل المثال، باستخدام تقنية تثبيت التردد PDH لتثبيت طول موجة الليزر على التجويف البصري فائق الاستقرار، يمكن تضييق عرض خط الليزر إلى مستوى 1 هرتز، ويمكن أن يصل استقرار التردد إلى أقل من 3 × 10⁻¹⁵ عند ثانية واحدة.