Abstimmprinzip eines abstimmbaren Halbleiterlasers (abstimmbarer Laser)

Tuning-Prinzip vonAbstimmbarer Halbleiterlaser(Abstimmbarer Laser)

Ein abstimmbarer Halbleiterlaser ist eine Art Laser, der die Wellenlänge der Laserleistung in einem bestimmten Bereich kontinuierlich ändern kann. Abstimmbare Halbleiterlaser nutzen thermische Abstimmung, elektrische Abstimmung und mechanische Abstimmung, um die Hohlraumlänge, das Gitterreflexionsspektrum, die Phase und andere Variablen anzupassen und so eine Wellenlängenabstimmung zu erreichen. Diese Art von Laser hat ein breites Anwendungsspektrum in der optischen Kommunikation, Spektroskopie, Sensorik, Medizin und anderen Bereichen. Abbildung 1 zeigt die grundlegende Zusammensetzung von aabstimmbarer Laser, einschließlich der Lichtverstärkungseinheit, des FP-Hohlraums bestehend aus Vorder- und Rückspiegel und der optischen Modusauswahlfiltereinheit. Schließlich kann der optische Modusfilter durch Anpassen der Länge des Reflexionshohlraums den Wellenlängenauswahlausgang erreichen.

ABB.1

Tuning-Methode und ihre Ableitung

Das Tuning-Prinzip von tunableHalbleiterlaserhängt hauptsächlich von der Änderung der physikalischen Parameter des Laserresonators ab, um kontinuierliche oder diskrete Änderungen der Ausgangslaserwellenlänge zu erreichen. Zu diesen Parametern gehören unter anderem der Brechungsindex, die Hohlraumlänge und die Modusauswahl. Im Folgenden werden einige gängige Tuning-Methoden und ihre Prinzipien detailliert beschrieben:

1. Abstimmung der Trägerinjektion

Bei der Ladungsträgerinjektionsabstimmung wird der Brechungsindex des Materials durch Ändern des in den aktiven Bereich des Halbleiterlasers injizierten Stroms geändert, um eine Wellenlängenabstimmung zu erreichen. Wenn der Strom zunimmt, erhöht sich die Ladungsträgerkonzentration im aktiven Bereich, was zu einer Änderung des Brechungsindex führt, was wiederum Auswirkungen auf die Laserwellenlänge hat.

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

3. Mechanische Abstimmung Bei der mechanischen Abstimmung wird die Wellenlängenabstimmung durch Ändern der Position oder des Winkels der externen optischen Elemente des Lasers erreicht. Zu den gängigen mechanischen Abstimmungsmethoden gehören das Ändern des Winkels des Beugungsgitters und das Verschieben der Position des Spiegels.

4 Elektrooptische Abstimmung Die elektrooptische Abstimmung wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes an ein Halbleitermaterial erreicht, 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 Abstimmprinzip eines abstimmbaren Halbleiterlasers hauptsächlich die Wellenlängenabstimmung durch Änderung der physikalischen Parameter des Resonators realisiert. Zu diesen Parametern gehören Brechungsindex, Hohlraumlänge und Modusauswahl. Spezifische Abstimmungsmethoden umfassen Trägerinjektionsabstimmung, thermische Abstimmung, mechanische Abstimmung und elektrooptische Abstimmung. Jede Methode hat ihren eigenen spezifischen physikalischen Mechanismus und ihre eigene mathematische Ableitung, und die Auswahl der geeigneten Abstimmungsmethode muss entsprechend den spezifischen Anwendungsanforderungen wie Abstimmungsbereich, Abstimmungsgeschwindigkeit, Auflösung und Stabilität berücksichtigt werden.