Hvordan konvertere en laserdiode til en avstembar halvlederlaser

Konvertering av laserdioder til avstembare halvlederlasere forbedrer nøyaktigheten og stabiliteten til målesystemer betydelig gjennom nøyaktig bølgelengdevalg og -kontroll. Dette er spesielt viktig for høypresisjonsapplikasjoner som spektroskopisk analyse, presisjonsmålinger og vitenskapelig forskning.

Laserdioder
Laserdioder er veletablerte underkomponenter i ulike forbrukerprodukter, som laserpekere, strekkodeskannere eller CD/DVD/Blu-ray-stasjoner. Deres suksess stammer fra deres kompakthet, brukervennlighet, høye konverteringseffektivitet og høye kostnadsytelser. Imidlertid er emisjonsspekteret til bare laserdioder bredt og laserbølgelengden er ikke godt definert.

Vanligvis danner de to endeflatene til et halvlederlaserrør et resonanshulrom og bestemmer (langsgående) lasermodus. Den brede forsterkningskurven til halvlederen støtter flere moduser samtidig, hver med forskjellig frekvens. Selv dioder med en enkelt langsgående modus kan vise modushopping og spektralt ustabile utgangsstråler ved små endringer i brikketemperatur eller driverstrøm.

Justerbare halvlederlasere

Avstembare enkeltfrekvenshalvlederlasere består av en laserdiode og en frekvensselektiv modul, for eksempel et gitter, for valg og innstilling av laserfrekvens. Vi kan tilby bølgelengder fra 190 nm til 4000 nm, med smal linjebredde og avstembarhet - opptil 120 nm modus-hoppfri avstemming i enkelte systemer. Disse laserne kan forsterkes med frittstående forsterkere eller integreres i komplette master oscillator effektforsterkere (MOPAs) opptil 4 W. De fleste laserforsterkersystemer bruker koniske forsterkere. Bredere spektral dekning kan oppnås med frekvensdoblede lasere – fra 190 nm til 680 nm, med effekter opp til 1 W. De viktigste egenskapene til alle disse lasersystemene er lav støy (lav RIN-støy og smal linjebredde) og lav drift. Disse utmerkede egenskapene avhenger av ekstremt gode laserdriverkretser. For å oppnå høyere laserstabilitet kan linjebredden innsnevres til 1 Hz ved å bruke forskjellige typer laserfrekvenslåsemoduler, som kan styres av praktiske digitale kretser.

Modusvalg
Ved å introdusere frekvensselektiv tilbakemelding i laserhulrommet, kan utmerkede halvlederlaseregenskaper som smal emisjonslinjebredde, stor koherenslengde, nøyaktig bølgelengdevalg og innstilling eller stabilisering av emisjonsfrekvensen oppnås. JTBYShield tilbyr to justerbare enkeltfrekvens halvlederlasere. Begge bruker gitterstrukturer for å velge og kontrollere utslippsfrekvensen. Den ene er en gitterstabilisert eksternt hulroms halvlederlaser (ECDL).

Den inneholder et optisk gitter montert foran laserdioden som første resonanshulromsflate, mens den andre resonanshulromsflaten er baksiden av dioden, laserrøret og tilbakekoblingselementet danner det "eksterne resonanshulrommet".

Skjematisk diagram av eksternt hulroms halvlederlaser

En annen tilnærming er laserdioder med gitter innebygd i selve halvlederen: distribuert feedback (DFB) og distribuert Bragg reflector (DBR) halvlederlaserrør.

Gitterfilteret, halvlederforsterkningskurven, den interne halvlederlaserrørmodusen og (hvis aktuelt) den eksterne hulromsmodusen bestemmer lasermodusen. Nøyaktig temperatur- og strømkontroll og riktig tilpasning av komponentene er nødvendig for stabil enkeltmodusdrift.

Modusvalg i eksterne kavitetsdiodelasere

Skjematisk diagram av eksternt hulroms halvlederlaser

Skjematisk DBR laserdiode

Bølgelengdejustering

DFB- og DBR-dioder kan bølgelengdeinnstilles ved å justere halvlederlaserrørets strøm og/eller temperatur. De kan stilles inn med omtrent 1-2 nm uten noen modushopping.

For å endre bølgelengden til ECDL, må den spektrale responsen til den modusselektive enheten endres, for eksempel ved å endre innfallsvinkelen på gitteret. Ved å operere i modusen hvor den totale forsterkningen er maksimal, fører dette til at laseren hopper til en annen langsgående modus og sender ut ved en ny bølgelengde.

Finjustering av laserbølgelengden oppnås ved å endre lengden på det eksterne hulrommet, noe som endrer gjeldende langsgående modus støttet av enkeltmodusoperasjonen til laseren.

Modus-hoppfri tuning

DL Pro Laser

Det store modus-hoppfrie tuningområdet bestemmes av koordinert tuning av flere faktorer. Våre DL pro-lasere oppnår bred frekvenshoppingsfri tuning ved samtidig å endre gittervinkelen, lengden på den eksterne kaviteten og halvlederlaserrørstrømmen for å oppnå optimal synkronisering. Den modus-hoppfrie innstillingen til DL pro er vanligvis 20-50 GHz, med en robust og kvasi-monomer struktur for å oppnå stabile arbeidsforhold.

Søknadsfelt
1. Søknad innen kommunikasjonsfeltet
Avstembare halvlederlasere spiller en nøkkelrolle i optiske kommunikasjonssystemer, spesielt i bølgelengdedelingsmultipleksing (WDM) og tett bølgelengdedelingsmultipleksing (DWDM). Dens bølgelengdeinnstillingsevne gjør at den fleksibelt kan tilpasse seg behovene til forskjellige kanaler, noe som forbedrer overføringskapasiteten og effektiviteten til nettverket.
2. Søknad innen det medisinske feltet
Innen det medisinske feltet er avstembare halvlederlasere mye brukt i høypresisjonskirurgi, laserterapi og biomedisinsk bildebehandling. Dens nøyaktige bølgelengdekontroll og høye stabilitet gjør den til et ideelt valg for bruksområder som oftalmisk kirurgi, dermatologisk behandling og kreftbehandling.
3. Anvendelse i vitenskapelig forskning
Avstembare halvlederlasere har viktige anvendelser i vitenskapelig forskning, som spektralanalyse, presisjonsmåling og kvanteoptikkforskning. Dens smale linjebredde og høye sidemodusundertrykkelsesforhold gjør at den utmerker seg i høyoppløselige spektralmålinger og krav til laserkilde med lav støy.
4. Høypresisjonsmåling
Anvendelsen av avstembare halvlederlasere i høypresisjonsmåling inkluderer avstandsmåling, hastighetsmåling og tøyningsmåling. Dens høye koherens og smale linjebreddeegenskaper gjør det mulig for interferometriske målesystemer å oppnå ekstremt høy målenøyaktighet og stabilitet.
5. Spektralanalyse
Når avstembare halvlederlasere brukes til spektralanalyse, kan de gi spektraldata med høy oppløsning og høy sensitivitet. Deres applikasjoner innen miljøovervåking, kjemisk analyse og biosensing hjelper til med å oppdage sporkomponenter og analysere komplekse prøver.
6. Optisk frekvensskanningsinterferometri
Anvendelsen av avstembare halvlederlasere i optisk frekvensskanningsinterferometri oppnår absolutt avstandsmåling av målet ved å endre laserfrekvensen. Dens høye presisjon og lange koherenslengde gjør den mye brukt i terrengkartlegging og romutforskning.

Konvertering av laserdioder til avstembare halvlederlasere introduserer frekvensselektive tilbakemeldingsmekanismer for å oppnå modusvalg, bruker gitterstrukturer (som eksternt hulromsgitter og innebygd gitter DFB/DBR) for å kontrollere bølgelengdeinnstilling, og optimerer stabiliteten til laserutgangen og modusen -Hoppfri tuning rekkevidde gjennom synkron tuning metoder. Disse innovasjonene forbedrer ikke bare nøyaktigheten og stabiliteten til lasersystemer, men utvider også brukspotensialet deres innen høypresisjonsmåling, spektralanalyse og interferometriområde for optisk frekvensskanning.

JTBYShieldgir høyytelses enkeltfrekvens avstembare halvlederlasere som kan brukes i applikasjoner som laserspektroskopi, biofotonikk, grunnleggende kvantefysikk og halvlederdeteksjon/metrologi.Hvis du er interessert, kan du gjerne kontakte oss for mer produktdetaljer.

Kontaktinformasjon:

Hvis du har noen ideer, snakk gjerne med oss. Uansett hvor kundene våre er og hvilke krav vi har, vil vi følge vårt mål om å gi våre kunder høy kvalitet, lave priser og den beste servicen.