Abstimmprinzip des abstimmbaren Halbleiterlasers (abstimmbarer Laser)

Tuning-Prinzip vonAbstimmbarer Halbleiterlaser(Abstimmbarer Laser)

Abstimmbare Halbleiterlaser sind Laser, deren Wellenlänge in einem bestimmten Bereich kontinuierlich verändert werden kann. Durch thermische, elektrische und mechanische Abstimmung können die Resonatorlänge, das Gitterreflexionsspektrum, die Phase und andere Variablen angepasst werden, um die Wellenlänge abzustimmen. Diese Art von Laser findet breite Anwendung in der optischen Kommunikation, Spektroskopie, Sensorik, Medizin und anderen Bereichen. Abbildung 1 zeigt den grundlegenden Aufbau einesabstimmbarer Laser, einschließlich der Lichtverstärkungseinheit, der FP-Hohlraum, der aus den Vorder- und Rückspiegeln besteht, und der optischen Modusauswahlfiltereinheit. Schließlich kann der optische Modusfilter durch Anpassen der Länge des Reflexionshohlraums den Wellenlängenauswahlausgang erreichen.

Abb. 1

Tuning-Methode und ihre Herleitung

Das Tuning-Prinzip der tunablenHalbleiterlaserDie hauptsächliche Anwendung beruht auf der Änderung der physikalischen Parameter des Laserresonators, um kontinuierliche oder diskrete Änderungen der Ausgangswellenlänge des Lasers zu erreichen. Zu diesen Parametern gehören unter anderem Brechungsindex, Resonatorlänge und Modenauswahl. Im Folgenden werden einige gängige Abstimmungsmethoden und ihre Prinzipien beschrieben:

1. Trägerinjektionsabstimmung

Die Trägerinjektionsabstimmung dient dazu, den Brechungsindex des Materials durch Änderung des in den aktiven Bereich des Halbleiterlasers eingespeisten Stroms zu ändern, um eine Wellenlängenabstimmung zu erreichen. Mit zunehmendem Strom steigt die Trägerkonzentration im aktiven Bereich, was zu einer Änderung des Brechungsindex führt, die wiederum die Laserwellenlänge beeinflusst.

2. Thermische Abstimmung: Bei der thermischen Abstimmung werden der Brechungsindex und die Resonatorlänge des Materials durch Änderung der Betriebstemperatur des Lasers verändert, um eine Wellenlängenabstimmung zu erreichen. Temperaturänderungen beeinflussen den Brechungsindex und die physikalische Größe des Materials.

3. Mechanische Abstimmung: Bei der mechanischen Abstimmung wird die Wellenlänge durch Änderung der Position oder des Winkels der externen optischen Elemente des Lasers abgestimmt. Gängige Methoden der mechanischen Abstimmung sind die Änderung des Winkels des Beugungsgitters und die Verschiebung der Spiegelposition.

4 Elektrooptische Abstimmung Die elektrooptische Abstimmung erfolgt durch Anlegen eines elektrischen Feldes an ein Halbleitermaterial, um den Brechungsindex des Materials zu ändern und so eine Wellenlängenabstimmung zu erreichen. Diese Methode wird häufig verwendet inelektrooptische Modulatoren (EOM) und elektrooptisch abgestimmte Laser.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Abstimmungsprinzip eines abstimmbaren Halbleiterlasers die Wellenlängenabstimmung hauptsächlich durch die Änderung der physikalischen Parameter des Resonators ermöglicht. Zu diesen Parametern gehören Brechungsindex, Resonatorlänge und Modenauswahl. Spezifische Abstimmungsmethoden umfassen die Trägerinjektionsabstimmung, die thermische Abstimmung, die mechanische Abstimmung und die elektrooptische Abstimmung. Jede Methode hat ihren eigenen physikalischen Mechanismus und ihre mathematische Herleitung. Die Auswahl der geeigneten Abstimmungsmethode muss entsprechend den spezifischen Anwendungsanforderungen wie Abstimmungsbereich, Abstimmungsgeschwindigkeit, Auflösung und Stabilität erfolgen.