Der wichtigste technische Weg der abstimmbaren schmalbandigen Laser

Die wichtigste technische Route vonabstimmbare Laser mit schmaler Linienbreite

Die wichtigsten technischen Wege der abstimmbarenLaser mit schmaler Linienbreitemit Halbleiter-Außenkavitäten

Abstimmbare Laser mit schmaler Linienbreite bilden die Grundlage für vielfältige Anwendungen in Bereichen wie Atomphysik, Spektroskopie, Quanteninformation, kohärente Kommunikation, Fernerkundung und Präzisionsmessung. In diesen Bereichen werden einfachere, kostengünstigere Laser mit schmalerer Linienbreite und größerem Abstimmbereich auch weiterhin neue Anwendungen dieser Technologie vorantreiben.

In den letzten 50 Jahren hat sich die Geschichte derabstimmbare LichtquelleTLS-Laser spiegeln die Entwicklung der Lasertechnologie weitgehend wider. Die ursprünglichen Farbstofflaser wurden durch Diodenlaser mit externem Resonator (ECDLs) ersetzt, während Hochleistungssysteme von abstimmbaren Festkörperlasern (wie Titan-Saphir-Lasern) oder frequenzkonvertierten Nd:YAG-Lasern mit optisch parametrischen Oszillatoren (OPO) dominiert werden. Diodenlaser ohne stabile äußere Resonatoren haben das Marktsegment der kostengünstigen und leistungsschwachen Systeme mit kommerziellen DFB-Lasern und DBR-Dioden mit Linienbreiten von nur 500 kHz erobert. In jüngster Zeit haben Faserlaser und Faserlaser mit variabler Frequenz begonnen, viele Festkörpersysteme mit unterschiedlichen Designs zu ersetzen, die höhere Leistung und bessere Abstimmbarkeit oder schmalere Linienbreiten bieten. Dank der Einführung von Frequenzkämmen können heute frequenzstabilisierte Laser bei jeder Wellenlänge mit hervorragender Stabilität und Genauigkeit hergestellt werden. Trotzdem ist der externe ResonatorHalbleiterlaserAufgrund seiner Einfachheit, Multifunktionalität, respektablen Leistung und sehr niedrigen Kosten ist es in vielen Laboren immer noch eine häufig verwendete Lichtquelle.

Derzeit werden abstimmbare Laser mit schmaler Linienbreite und Halbleitern mit externem Resonator häufig in folgenden Bereichen eingesetzt:

Laserkühlung und -erfassung

Bose-Einstein-Kondensation

Quantenoptik: Komprimiertes Licht

Elektromagnetisch transparentes und langsames Licht

Zeit- und Frequenzstandards

Laserspektroskopie

Abstimmbare Laser mit schmaler Linienbreite bestehen typischerweise aus einem Controller, einer Laserdiode und einem Frequenzauswahlmodul. Beispielsweise werden Gitter zur Auswahl und Abstimmung der Laserfrequenz oder Filter auf Basis der Katzenaugenstruktur usw. verwendet. Zu den wichtigen Eigenschaften abstimmbarer Laser mit schmaler Linienbreite und Halbleitern mit externem Resonator gehören eine schmale Laserlinienbreite, eine geringe Frequenzdrift und ein weiter Abstimmbereich usw. Diese herausragenden Eigenschaften hängen von einer extrem guten Lasertreiberschaltung, der allgemeinen mechanischen Stabilität des Lasers und dem Prinzip der Frequenzauswahl ab. Um eine höhere Frequenzstabilität des Lasers zu erreichen, können verschiedene Arten von Laserfrequenz-Kopplungsmodulen hinzugefügt werden. Beispielsweise kann durch Verwendung der PDH-Frequenzstabilisierungstechnologie zur Kopplung der Laserwellenlänge an den optisch superstabilen Resonator die Linienbreite des Lasers auf ein Niveau von 1 Hz verringert werden, und die Frequenzstabilität kann < 3 × 10-15 @ 1 s erreichen.