مبدأ ضبطليزر أشباه الموصلات القابل للضبط(ليزر قابل للضبط)
ليزر أشباه الموصلات القابل للضبط هو نوع من الليزر يمكنه تغيير طول موجة خرج الليزر باستمرار ضمن نطاق معين. يعتمد ليزر أشباه الموصلات القابل للضبط على الضبط الحراري والكهربائي والميكانيكي لضبط طول التجويف، وطيف انعكاس الشبكة، والطور، ومتغيرات أخرى لتحقيق ضبط الطول الموجي. لهذا النوع من الليزر تطبيقات واسعة في الاتصالات البصرية، والتحليل الطيفي، والاستشعار، والمجالات الطبية، وغيرها. يوضح الشكل 1 التركيب الأساسي لليزر.ليزر قابل للضبطبما في ذلك وحدة كسب الضوء، وتجويف FP المكون من المرآتين الأمامية والخلفية، ووحدة فلتر اختيار الوضع البصري. وأخيرًا، بضبط طول تجويف الانعكاس، يصل فلتر الوضع البصري إلى مخرج اختيار الطول الموجي.
الشكل 1
طريقة الضبط واشتقاقها
مبدأ ضبط القابل للضبطليزرات أشباه الموصلاتيعتمد ضبط التردد بشكل أساسي على تغيير المعلمات الفيزيائية لمرنان الليزر لتحقيق تغييرات مستمرة أو متقطعة في طول موجة الليزر الخارجة. تشمل هذه المعلمات، على سبيل المثال لا الحصر، معامل الانكسار، وطول التجويف، واختيار الوضع. فيما يلي تفاصيل عدة طرق ضبط شائعة ومبادئها:
1. ضبط حقن الناقل
ضبط حقن الناقل هو تغيير معامل الانكسار للمادة عن طريق تغيير التيار المُحقن في المنطقة النشطة من ليزر أشباه الموصلات، وذلك لتحقيق ضبط الطول الموجي. مع زيادة التيار، يزداد تركيز الناقل في المنطقة النشطة، مما يؤدي إلى تغيير معامل الانكسار، والذي بدوره يؤثر على طول موجة الليزر.
٢. الضبط الحراري: هو تغيير معامل الانكسار وطول تجويف المادة بتغيير درجة حرارة تشغيل الليزر، وذلك لتحقيق ضبط الطول الموجي. تؤثر تغيرات درجة الحرارة على معامل الانكسار والحجم الفيزيائي للمادة.
٣. الضبط الميكانيكي: يُجرى الضبط الميكانيكي لضبط الطول الموجي بتغيير موضع أو زاوية العناصر البصرية الخارجية لليزر. من طرق الضبط الميكانيكي الشائعة تغيير زاوية شبكة الحيود وتغيير موضع المرآة.
4. الضبط الكهروضوئي: يتم الضبط الكهروضوئي بتطبيق مجال كهربائي على مادة شبه موصلة لتغيير معامل انكسارها، وبالتالي تحقيق ضبط الطول الموجي. تُستخدم هذه الطريقة عادةً فيالمعدلات الكهروضوئية (نهاية الخدمة) والليزر المضبوط كهربائيا بصريا.
باختصار، يعتمد مبدأ ضبط ليزر أشباه الموصلات القابل للضبط بشكل أساسي على ضبط الطول الموجي بتغيير المعلمات الفيزيائية للمرنان. تشمل هذه المعلمات معامل الانكسار، وطول التجويف، واختيار الوضع. تشمل طرق الضبط المحددة: ضبط حقن الناقل، والضبط الحراري، والضبط الميكانيكي، والضبط الكهروضوئي. لكل طريقة آلية فيزيائية خاصة بها ومشتق رياضي خاص بها، ويجب مراعاة اختيار طريقة الضبط المناسبة وفقًا لمتطلبات التطبيق المحددة، مثل نطاق الضبط، وسرعة الضبط، والدقة، والاستقرار.
وقت النشر: ١٧ ديسمبر ٢٠٢٤