כיצד להמיר דיודת לייזר ללייזר מוליכים למחצה שניתן לכוונן

המרת דיודות לייזר ללייזרים מוליכים למחצה הניתנים לכוונון משפרת משמעותית את הדיוק והיציבות של מערכות המדידה באמצעות בחירה ובקרה מדויקת של אורכי גל. זה חשוב במיוחד עבור יישומים בעלי דיוק גבוה כגון ניתוח ספקטרוסקופי, מדידות דיוק ומחקר מדעי.

דיודות לייזר
דיודות לייזר הן רכיבי משנה מבוססים במוצרי צריכה שונים, כגון מצביעי לייזר, סורקי ברקוד או כונני CD/DVD/Blu-ray. הצלחתם נובעת מהקומפקטיות, קלות התפעול, יעילות ההמרה הגבוהה וביצועי העלות הגבוהים. עם זאת, ספקטרום הפליטה של ​​דיודות לייזר חשופות הוא רחב ואורך הגל הלייזר אינו מוגדר היטב.

בדרך כלל, שני פני הקצה של צינור לייזר מוליכים למחצה יוצרים חלל תהודה וקובעים את מצב הלייזר (האורך). עקומת ההגברה הרחבה של המוליך למחצה תומכת במספר מצבים בו זמנית, כל אחד בתדר שונה. אפילו דיודות עם מצב אורך יחיד יכולות להפגין דילוג מצב ואלומות פלט לא יציבות מבחינה ספקטרלית בשינויים קטנים בטמפרטורת השבב או זרם הדרייבר.

לייזרים מוליכים למחצה ניתנים לכוונון

לייזרים מוליכים למחצה חד-תדרים ניתנים לכוונון מורכבים מדיודת לייזר ומודול סלקטיבי תדר, כגון סורג, לבחירת תדר לייזר וכיוונון. אנו יכולים לספק אורכי גל מ-190 ננומטר עד 4000 ננומטר, עם רוחב קו צר ויכולת כוונון - עד 120 ננומטר כוונון ללא מצב-הופ במערכות מסוימות. ניתן להגביר את הלייזרים הללו באמצעות מגברים עצמאיים או לשלב אותם במגברי הספק מאסטר מתנדים (MOPAs) עד 4 W. רוב מערכות מגבר הלייזר משתמשות במגברים מחודדים. ניתן להשיג כיסוי ספקטרלי רחב יותר עם לייזרים מוכפלים בתדר - מ-190 ננומטר עד 680 ננומטר, עם הספקים של עד 1 W. המאפיינים החשובים ביותר של כל מערכות הלייזר הללו הם רעש נמוך (רעש RIN נמוך ורוחב קו צר) וסחיפה נמוכה. מאפיינים מצוינים אלה תלויים במעגלי דרייבר לייזר טובים במיוחד. כדי להשיג יציבות לייזר גבוהה יותר, ניתן לצמצם את רוחב הקו ל-1 הרץ על ידי שימוש בסוגים שונים של מודולי נעילת תדר לייזר, הניתנים לשליטה באמצעות מעגלים דיגיטליים נוחים.

בחירת מצב
על ידי הכנסת משוב סלקטיבי תדר לתוך חלל הלייזר, ניתן להשיג תכונות לייזר מעולות של מוליכים למחצה כגון רוחב קו פליטה צר, אורך קוהרנטיות גדול, בחירת אורך גל מדויק וכוונון או ייצוב של תדר הפליטה. JTBYShield מציעה שני לייזרים מוליכים למחצה בתדר יחיד הניתנים לכוונון. שניהם משתמשים במבני סורג כדי לבחור ולבקר את תדירות הפליטה. האחד הוא לייזר מוליכים למחצה חיצוניים מיוצב סורג (ECDL).

הוא מכיל סורג אופטי המותקן מול דיודת הלייזר כפני חלל התהודה הראשון, בעוד שפני חלל התהודה השני הוא החלק האחורי של הדיודה, צינור הלייזר ואלמנט המשוב יוצרים את "חלל התהודה החיצוני".

תרשים סכמטי של לייזר מוליכים למחצה חלל חיצוני

גישה נוספת היא דיודות לייזר עם רשתות מובנות במוליך למחצה עצמו: צינורות לייזר מוליכים למחצה מבוזרים (DFB) ו-Bragg reflector מבוזר (DBR).

מסנן הסורג, עקומת ההגברה של המוליכים למחצה, מצב צינור הלייזר המוליך למחצה הפנימי, ו(אם ישים) מצב החלל החיצוני קובעים את מצב הלייזר. בקרת טמפרטורה וזרם מדויקת והתאמה נכונה של הרכיבים נחוצים לפעולה יציבה במצב יחיד.

בחירת מצב בלייזרי דיודות חלל חיצוני

תרשים סכמטי של לייזר מוליכים למחצה חלל חיצוני

דיודה לייזר DBR סכמטית

כוונון אורך גל

דיודות DFB ו-DBR יכולות להיות מכוונות את אורך הגל על ​​ידי התאמת זרם ו/או הטמפרטורה של צינור הלייזר המוליך למחצה. ניתן לכוון אותם בכ-1-2 ננומטר ללא כל דילוג מצב.

כדי לשנות את אורך הגל של ה-ECDL, יש לשנות את התגובה הספקטרלית של המכשיר סלקטיבי המצב, למשל על ידי שינוי זווית הפגיעה על הסורג. פעולה במצב בו הרווח הכולל הוא מקסימלי, הדבר גורם ללייזר לקפוץ למצב אורך אחר ולפלוט באורך גל חדש.

כוונון עדין של אורך הגל הלייזר מושג על ידי שינוי אורך החלל החיצוני, אשר משנה את מצב האורך הנוכחי הנתמך על ידי פעולת מצב יחיד של הלייזר.

כוונון ללא מצבים

DL Pro לייזר

טווח הכוונון הגדול ללא מצבים-הופ נקבע על ידי כוונון מתואם של מספר גורמים. הלייזרים DL pro שלנו משיגים כוונון חופשי של דילוג בתדר רחב על ידי שינוי בו-זמנית של זווית הסורג, אורך החלל החיצוני וזרם צינור הלייזר המוליך למחצה להשגת סנכרון אופטימלי. הכוונון ללא מצב הופ של DL pro הוא בדרך כלל 20-50 גיגה-הרץ, עם מבנה מחוספס וכאילו-מונומרי להשגת תנאי עבודה יציבים.

שדות יישום
1. יישום בתחום התקשורת
לייזרים מוליכים למחצה ניתנים לכוונון ממלאים תפקיד מפתח במערכות תקשורת אופטיות, במיוחד במערכות ריבוי חלוקת אורך גל (WDM) ומערכות ריבוי חלוקת אורך גל צפופות (DWDM). יכולת כוונון אורך הגל שלו מאפשרת לו להסתגל בצורה גמישה לצרכים של ערוצים שונים, ולשפר את יכולת השידור והיעילות של הרשת.
2. יישום בתחום הרפואי
בתחום הרפואי, לייזרים מוליכים למחצה מתכווננים נמצאים בשימוש נרחב בניתוחים בעלי דיוק גבוה, טיפול בלייזר והדמיה ביו-רפואית. בקרת אורך הגל המדויקת והיציבות הגבוהה שלו הופכים אותו לבחירה אידיאלית עבור יישומים כגון ניתוחי עיניים, טיפול דרמטולוגי וטיפול בסרטן.
3. יישום במחקר מדעי
ללייזרים ניתנים למוליכים למחצה יש יישומים חשובים במחקר מדעי, כגון ניתוח ספקטרלי, מדידת דיוק ומחקר אופטיקה קוונטית. רוחב הקו הצר ויחס דיכוי מצב הצד הגבוה שלו גורמים לו להצטיין במדידה ספקטרלית ברזולוציה גבוהה ובדרישות מקור לייזר עם רעש נמוך.
4. מדידה ברמת דיוק גבוהה
היישום של לייזרים מוליכים למחצה הניתנים לכוונון במדידה ברמת דיוק גבוהה כולל מדידת מרחק, מדידת מהירות ומדידת מתח. הקוהרנטיות הגבוהה ומאפייני רוחב הקו הצרים שלו מאפשרים למערכות מדידה אינטרפרומטריות להשיג דיוק ויציבות מדידה גבוהים במיוחד.
5. ניתוח ספקטרלי
כאשר משתמשים בלייזרים מוליכים למחצה הניתנים לכיוון לניתוח ספקטרלי, הם יכולים לספק נתונים ספקטרליים ברזולוציה גבוהה ורגישות גבוהה. היישומים שלהם בניטור סביבתי, ניתוח כימי וביוסנסינג עוזרים לזהות רכיבי עקבות ולנתח דגימות מורכבות.
6. אינטרפרומטריית סריקת תדר אופטי
היישום של לייזרים מוליכים למחצה הניתנים לכוונון באינטרפרומטריית סריקת תדר אופטי משיג מדידת מרחק מוחלט של המטרה על ידי שינוי תדר הלייזר. הדיוק הגבוה ואורך הקוהרנטיות הארוך שלו הופכים אותו לשימוש נרחב במיפוי שטח וחקר החלל.

המרת דיודות לייזר ללייזרים מוליכים למחצה הניתנים לכוונון מציגה מנגנוני משוב סלקטיבי תדרים להשגת בחירת מצב, משתמשת במבני סורג (כגון רשתות חלל חיצוניות וסריג מובנה DFB/DBR) כדי לשלוט בכוונון אורך הגל, ומייעל את היציבות של פלט הלייזר והמצב -טווח כוונון ללא הופ באמצעות שיטות כוונון סינכרוני. חידושים אלה לא רק משפרים את הדיוק והיציבות של מערכות לייזר, אלא גם מרחיבים את פוטנציאל היישום שלהן במדידה דיוק גבוהה, ניתוח ספקטרלי וטווחי התערבות של סריקת תדר אופטי.

JTBYShieldמספק לייזרים מוליכים למחצה בעלי ביצועים גבוהים בעלי תדר בודד שניתן להשתמש בהם ביישומים כגון ספקטרוסקופיה לייזר, ביופוטוניקה, פיזיקת קוונטים בסיסית וזיהוי/מטרולוגיה של מוליכים למחצה.אם אתה מעוניין, אנא אל תהסס לפנות אלינו לקבלת פרטים נוספים על המוצר.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.