可调谐激光器从实现技术上看主要分为:电流控制技术、温度控制技术和机械控制技术等类型。其中电控技术是通过改变注入电流实现波长的调谐,具有ns级调谐速度,较宽的调谐带宽,但输出功率较小,基于电控技术的主要有SG-DBR(采样光栅DBR)和GCSR(辅助光栅定向耦合背向取样反射)激光器。

温控技术是通过改变激光器有源区折射率,从而改变激光器输出波长的。该技术简单,但速度慢,可调带宽窄,只有几个nm。基于温控技术的主要有DFB(分布反馈)和DBR(分布布喇格反射)激光器。

机械控制主要是基于MEMS(微机电系统)技术完成波长的选择,具有较大的可调带宽、较高的输出功率。 基于机械控制技术的主要有DFB(分布反馈)、ECL(外腔激光器)和VCSEL(垂直腔表面发射激光器)等结构。

下面从这几个方面可调谐激光器的原理进行说明。

1、基于电流控制技术

基于电流控制技术的一般原理是通过改变可调谐激光器内不同位置的光纤光栅和相位控制部分的电流,从而使光纤光栅的相对折射率会发生变化,产生不同的光谱,通过不同区域光纤光栅产生的不同光谱的叠加进行特定波长的选择,从而产生需要的特定波长的激光。

一种基于电流控制技术的可调谐激光器采用SGDBR(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)结构。

该类型的激光器主要分为半导体放大区、前布喇格光栅区、激活区、相位调整区和后布拉格光栅区。

其中前布喇格光栅区、相位调整区和后布喇格光栅区分别通过不同的电流来改变该区域的分子分布结构,从而改变布喇格光栅的周期特性。

激光发生器原理 扩展


根据激光产生原理的分析知道,激光是在“激励源”的作用下,原子的高能级电子数增多,在停留极短时间后又跃迁到低能级,同时发出激光。不难知道,一定有很多很多物质的原子在“激励源”的作用下能够发出激光。

粗略地说,想制造出激光发生器,要有4个要素:

1.选择产生激光的工作介质。可以是气体、液体、固体或半导体,只要介质中可以实现粒子数反转,就可以获得激光。

2.选择“激励源”很重要。“激励源”要让介质的低能级电子有效地跃迁到高能级,实现所谓的电子数反转。可以用气体放电的办法,利用具有动能的电子去激发介质原子,称为电激励;也可用脉冲光源来照射工作介质,称为光激励;还有热激励、化学激励等。各种激励方式都被形象化地称为泵浦或抽运。“泵浦”的目的就是要让高能级的粒子数比低能级的多。

3.构造谐振腔也很重要。因为“泵浦”所产生的激光强度很弱,无法实际应用,需要让弱激光与激光谐振起来,让输出的激光增强,以达到实际应用的程度。

4.高能激光器需要冷却系统。因为谐振腔内是强光,所以谐振腔需要冷却。

激光发生器原理 扩展

1、激光器顾名思义就是能发射激光的装置。从1954年制成了第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。一直到现在,激光器的种类就越来越多。


2、按工作介质分,激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类,近来还发展了自由电子激光器。其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束,激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分,有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。


3、除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗,所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。


4、激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔,但谐振腔(见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分,谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且,它可以很好地缩短工作物质的长度,还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式(即选模),所以一般激光器都具有谐振腔。

激光发生器原理

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