פיתוח ומצב שוק של לייזר מתכוונן חלק שני

פיתוח ומצב שוק של לייזר מתכוונן (חלק שני)

עקרון העבודה שללייזר מתכוונן

ישנם בערך שלושה עקרונות להשגת כוונון אורך גל לייזר. רוֹבלייזרים ניתנים לכיווןהשתמש בחומרים עובדים בעלי קווים פלורסנטים רחבים. לתהודה המרכיבים את הלייזר הפסדים נמוכים מאוד רק בטווח אורכי גל צר מאוד. לכן, הראשון הוא לשנות את אורך הגל של הלייזר על ידי שינוי אורך הגל המתאים לאזור ההפסד הנמוך של המהוד על ידי אלמנטים מסוימים (כגון סורג). השני הוא לשנות את רמת האנרגיה של מעבר הלייזר על ידי שינוי כמה פרמטרים חיצוניים (כגון שדה מגנטי, טמפרטורה וכו'). השלישי הוא השימוש באפקטים לא ליניאריים כדי להשיג טרנספורמציה של אורך גל וכיוונון (ראה אופטיקה לא ליניארית, פיזור ראמאן מגורה, הכפלת תדר אופטי, תנודה פרמטרית אופטית). לייזרים טיפוסיים השייכים למצב הכוונון הראשון הם לייזרים צבעוניים, לייזרים כריסובריל, לייזרים מרכזיים צבעוניים, לייזר גז בלחץ גבוה ניתנים לכוונון ולייזרי אקסימר ניתנים לכיוון.

לייזר מתכוונן מנקודת מבט של טכנולוגיית מימוש מתחלק בעיקר ל: טכנולוגיית בקרה נוכחית, טכנולוגיית בקרת טמפרטורה וטכנולוגיית בקרה מכנית.
ביניהם, טכנולוגיית הבקרה האלקטרונית היא להשיג כוונון אורך גל על ​​ידי שינוי זרם ההזרקה, עם מהירות כוונון ברמת NS, רוחב פס כוונון רחב, אך הספק פלט קטן, המבוסס על טכנולוגיית הבקרה האלקטרונית בעיקר SG-DBR (Sampling grating DBR) ו לייזר GCSR (השתקפות דגימה לאחור של צימוד כיווני סורג עזר). טכנולוגיית בקרת הטמפרטורה משנה את אורך הגל הפלט של הלייזר על ידי שינוי מקדם השבירה של האזור הפעיל בלייזר. הטכנולוגיה פשוטה, אך איטית, וניתנת להתאמה ברוחב פס צר של ננומטר בודדים בלבד. העיקריים המבוססים על טכנולוגיית בקרת טמפרטורה הםלייזר DFB(משוב מבוזר) ו-DBR לייזר (השתקפות Bragg מבוזרת). בקרה מכנית מבוססת בעיקר על טכנולוגיית MEMS (מערכת מיקרו-אלקטרו-מכאנית) להשלמת בחירת אורך הגל, עם רוחב פס גדול מתכוונן, הספק פלט גבוה. המבנים העיקריים המבוססים על טכנולוגיית בקרה מכנית הם DFB (משוב מבוזר), ECL (לייזר חלל חיצוני) ו-VCSEL (לייזר פולט משטח חלל אנכי). להלן מוסבר מהיבטים אלה של עקרון הלייזרים הניתנים לכוונון.

אפליקציית תקשורת אופטית

לייזר מתכוונן הוא מכשיר אופטו-אלקטרוני מפתח בדור חדש של מערכת ריבוי חלוקת אורכי גל צפופה וחילופי פוטונים ברשת אופטית. היישום שלו מגדיל במידה ניכרת את הקיבולת, הגמישות והמדרגיות של מערכת השידור של סיבים אופטיים, ומימש כוונון רציף או מעין רציף בטווח אורכי גל רחב.
חברות ומוסדות מחקר ברחבי העולם מקדמים באופן פעיל את המחקר והפיתוח של לייזרים מתכווננים, וכל העת נעשית התקדמות חדשה בתחום זה. הביצועים של הלייזרים הניתנים לכיוון משתפרים כל הזמן והעלות מופחתת כל הזמן. כיום, לייזרים ניתנים לכיוון מחולקים בעיקר לשתי קטגוריות: לייזרים ניתנים לכיוון מוליכים למחצה ולייזרים ניתנים לכיוון סיבים.
לייזר מוליכים למחצההוא מקור אור חשוב במערכת תקשורת אופטית, בעל מאפיינים של גודל קטן, משקל קל, יעילות המרה גבוהה, חיסכון בחשמל וכו', וקל להשיג אינטגרציה אופטו-אלקטרונית עם שבב בודד עם מכשירים אחרים. ניתן לחלק אותו ללייזר משוב מבוזר שניתן לכוונן, לייזר מראה Bragg מבוזר, לייזר משטח חלל אנכי פולט משטח חלל של מערכת מיקרו-מוטור ולייזר מוליכים למחצה חלל חיצוני.
הפיתוח של לייזר הסיבים הניתן לכוונון כמדיום רווח ופיתוח דיודת הלייזר מוליכים למחצה כמקור משאבה קידם מאוד את הפיתוח של לייזרים סיבים. הלייזר הניתן לכוונון מבוסס על רוחב הפס ההגברה של 80 ננומטר של הסיב המסומם, ואלמנט המסנן מתווסף ללולאה כדי לשלוט על אורך הגל הלייזר ולממש את כוונון אורך הגל.
הפיתוח של לייזר מוליכים למחצה מתכוונן מאוד פעיל בעולם, וגם ההתקדמות מהירה מאוד. ככל שהלייזרים הניתנים לכיוון מתקרבים בהדרגה ללייזרים באורך גל קבוע מבחינת עלות וביצועים, הם ישמשו בהכרח יותר ויותר במערכות תקשורת וישחקו תפקיד חשוב ברשתות אופטיות עתידיות.

סיכוי פיתוח
ישנם סוגים רבים של לייזרים ניתנים לכוונון, אשר מפותחים בדרך כלל על ידי הוספת מנגנוני כוונון אורך גל על ​​בסיס לייזרים שונים בעלי אורך גל בודד, וכמה סחורות סופקו לשוק בינלאומי. בנוסף לפיתוח לייזרים אופטיים רציפים, דווחו גם לייזרים ניתנים לכוונון עם פונקציות אחרות משולבות, כגון הלייזר הניתן לכיוון המשולב עם שבב בודד של VCSEL ומאפנן ספיגה חשמלית, והלייזר משולב ברפלקטור Bragg מדגם סורג. ומגבר אופטי מוליכים למחצה ומאפנן ספיגה חשמלית.
מכיוון שהלייזר הניתן לכוונון אורך הגל נמצא בשימוש נרחב, ניתן ליישם את הלייזר המתכוונן של מבנים שונים על מערכות שונות, ולכל אחת יש יתרונות וחסרונות. לייזר מוליכים למחצה חלל חיצוני יכול לשמש כמקור אור מתכוונן רחב פס במכשירי בדיקה מדויקים בגלל הספק המוצא הגבוה שלו ואורך הגל המתכוונן המתמשך. מנקודת המבט של אינטגרציה של פוטון ומפגש עם הרשת הכל-אופטית העתידית, DBR גריל דגימה, DBR גרגר על מובנה ולייזרים ניתנים לכוונון המשולבים עם מאפננים ומגברים עשויים להיות מבטיחים מקורות אור מתכווננים עבור Z.
לייזר מתכוונן בגרימת סיבים עם חלל חיצוני הוא גם סוג מבטיח של מקור אור, בעל מבנה פשוט, רוחב קו צר וצימוד סיבים קל. אם ניתן לשלב את מאפנן EA בחלל, הוא יכול לשמש גם כמקור סוליטון אופטי במהירות גבוהה. בנוסף, לייזר סיבים מתכווננים המבוססים על לייזרים סיבים התקדמו בשנים האחרונות. ניתן לצפות שביצועי הלייזרים הניתנים לכוונון במקורות אור תקשורת אופטיים ישתפרו עוד יותר, ונתח השוק יגדל בהדרגה, עם סיכויי יישום בהירים מאוד.