Làm thế nào để chuyển đổi một diode laser thành một laser bán dẫn có thể điều chỉnh được

Việc chuyển đổi điốt laser thành laser bán dẫn có thể điều chỉnh giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và độ ổn định của hệ thống đo lường thông qua việc lựa chọn và kiểm soát bước sóng chính xác. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng có độ chính xác cao như phân tích quang phổ, đo lường chính xác và nghiên cứu khoa học.

Điốt Laser
Điốt laser là các thành phần phụ được sử dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm tiêu dùng khác nhau, chẳng hạn như con trỏ laser, máy quét mã vạch hoặc ổ đĩa CD/DVD/Blu-ray. Thành công của chúng bắt nguồn từ sự nhỏ gọn, dễ vận hành, hiệu suất chuyển đổi cao và hiệu suất chi phí cao. Tuy nhiên, phổ phát xạ của điốt laser trần rất rộng và bước sóng phát laser không được xác định rõ.

Thông thường, hai mặt cuối của ống laser bán dẫn tạo thành một khoang cộng hưởng và xác định chế độ phát laser (dọc). Đường cong khuếch đại rộng của chất bán dẫn hỗ trợ đồng thời nhiều chế độ, mỗi chế độ có tần số khác nhau. Ngay cả các điốt có một chế độ dọc duy nhất cũng có thể biểu hiện nhảy chế độ và các chùm đầu ra không ổn định về mặt quang phổ khi có những thay đổi nhỏ về nhiệt độ chip hoặc dòng điện của trình điều khiển.

Laser bán dẫn có thể điều chỉnh được

Laser bán dẫn tần số đơn có thể điều chỉnh được bao gồm một diode laser và một mô-đun chọn lọc tần số, chẳng hạn như cách tử, để lựa chọn và điều chỉnh tần số laser. Chúng tôi có thể cung cấp các bước sóng từ 190 nm đến 4000 nm, với độ rộng đường truyền hẹp và khả năng điều chỉnh - khả năng điều chỉnh không cần bước nhảy lên tới 120 nm trong một số hệ thống. Những tia laser này có thể được khuếch đại bằng bộ khuếch đại độc lập hoặc được tích hợp trong bộ khuếch đại công suất dao động chính (MOPA) hoàn chỉnh lên đến 4 W. Hầu hết các hệ thống khuếch đại laser đều sử dụng bộ khuếch đại côn. Có thể đạt được phạm vi phủ sóng quang phổ rộng hơn bằng các laser nhân đôi tần số - từ 190 nm đến 680 nm, với công suất lên tới 1 W. Đặc điểm quan trọng nhất của tất cả các hệ thống laser này là độ nhiễu thấp (nhiễu RIN thấp và băng thông truyền hẹp) và độ lệch thấp. Những đặc tính tuyệt vời này phụ thuộc vào mạch điều khiển laser cực kỳ tốt. Để đạt được độ ổn định laser cao hơn, băng thông truyền dẫn có thể được thu hẹp xuống 1 Hz bằng cách sử dụng các loại mô-đun khóa tần số laser khác nhau, có thể được điều khiển bằng các mạch kỹ thuật số tiện lợi.

Lựa chọn chế độ
Bằng cách đưa phản hồi chọn lọc tần số vào khoang laser, có thể đạt được các đặc tính laser bán dẫn tuyệt vời như băng thông phát xạ hẹp, độ dài kết hợp lớn, lựa chọn và điều chỉnh bước sóng chính xác hoặc ổn định tần số phát xạ. JTBYShield cung cấp hai loại laser bán dẫn tần số đơn có thể điều chỉnh được. Cả hai đều sử dụng cấu trúc cách tử để chọn và kiểm soát tần số phát xạ. Một là laser bán dẫn khoang ngoài ổn định cách tử (ECDL).

Nó chứa một cách tử quang gắn phía trước diode laser làm mặt khoang cộng hưởng thứ nhất, trong khi mặt khoang cộng hưởng thứ hai là mặt sau của diode, ống laser và phần tử phản hồi tạo thành "khoang cộng hưởng bên ngoài".

Sơ đồ nguyên lý của laser bán dẫn khoang ngoài

Một cách tiếp cận khác là điốt laser với các cách tử được tích hợp ngay trong chất bán dẫn: ống laser bán dẫn phản hồi phân tán (DFB) và phản xạ phân tán Bragg (DBR).

Bộ lọc cách tử, đường cong khuếch đại chất bán dẫn, chế độ ống laser bán dẫn bên trong và (nếu có) chế độ khoang bên ngoài xác định chế độ phát laser. Kiểm soát nhiệt độ và dòng điện chính xác cũng như sự kết hợp phù hợp của các bộ phận là cần thiết để vận hành ổn định ở chế độ đơn.

Lựa chọn chế độ trong laser diode khoang ngoài

Sơ đồ nguyên lý của laser bán dẫn khoang ngoài

Sơ đồ điốt laser DBR

Điều chỉnh bước sóng

Điốt DFB và DBR có thể được điều chỉnh bước sóng bằng cách điều chỉnh dòng điện và/hoặc nhiệt độ của ống laser bán dẫn. Chúng có thể được điều chỉnh khoảng 1-2 nm mà không cần nhảy chế độ.

Để thay đổi bước sóng của ECDL, cần phải thay đổi đáp ứng quang phổ của thiết bị chọn chế độ, ví dụ bằng cách thay đổi góc tới trên cách tử. Hoạt động ở chế độ có mức tăng tổng tối đa, điều này làm cho tia laser chuyển sang chế độ dọc khác và phát ra ở bước sóng mới.

Việc tinh chỉnh bước sóng phát laser đạt được bằng cách thay đổi chiều dài của khoang bên ngoài, làm thay đổi chế độ dọc hiện tại được hỗ trợ bởi hoạt động đơn chế độ của laser.

Điều chỉnh không có chế độ hop

DL Pro Laser

Phạm vi điều chỉnh không có chế độ nhảy lớn được xác định bằng cách điều chỉnh phối hợp nhiều yếu tố. Laser DL pro của chúng tôi đạt được khả năng điều chỉnh tự do nhảy tần rộng bằng cách thay đổi đồng thời góc cách tử, chiều dài khoang bên ngoài và dòng ống laser bán dẫn để đạt được sự đồng bộ hóa tối ưu. Việc điều chỉnh không có chế độ của DL pro thường là 20-50 GHz, với cấu trúc chắc chắn và gần như đơn phân để có được điều kiện làm việc ổn định.

Các trường ứng dụng
1. Ứng dụng trong lĩnh vực truyền thông
Laser bán dẫn có thể điều chỉnh đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống truyền thông quang học, đặc biệt là trong các hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) và hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc (DWDM). Khả năng điều chỉnh bước sóng của nó cho phép nó thích ứng linh hoạt với nhu cầu của các kênh khác nhau, cải thiện khả năng truyền tải và hiệu quả của mạng.
2. Ứng dụng trong lĩnh vực y tế
Trong lĩnh vực y tế, laser bán dẫn có thể điều chỉnh được sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật có độ chính xác cao, liệu pháp laser và hình ảnh y sinh. Khả năng kiểm soát bước sóng chính xác và độ ổn định cao khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng như phẫu thuật nhãn khoa, điều trị da liễu và điều trị ung thư.
3. Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học
Laser bán dẫn điều chỉnh được có những ứng dụng quan trọng trong nghiên cứu khoa học, như phân tích quang phổ, đo lường chính xác và nghiên cứu quang học lượng tử. Độ rộng đường truyền hẹp và tỷ lệ triệt tiêu chế độ bên cao giúp nó vượt trội trong phép đo quang phổ có độ phân giải cao và các yêu cầu về nguồn laser có độ ồn thấp.
4. Đo lường độ chính xác cao
Ứng dụng của laser bán dẫn có thể điều chỉnh trong phép đo có độ chính xác cao bao gồm đo khoảng cách, đo tốc độ và đo biến dạng. Đặc tính kết hợp cao và băng thông hẹp của nó cho phép các hệ thống đo giao thoa kế đạt được độ chính xác và độ ổn định đo cực cao.
5. Phân tích quang phổ
Khi sử dụng laser bán dẫn có thể điều chỉnh để phân tích quang phổ, chúng có thể cung cấp dữ liệu quang phổ có độ phân giải cao và độ nhạy cao. Ứng dụng của chúng trong giám sát môi trường, phân tích hóa học và cảm biến sinh học giúp phát hiện các thành phần vi lượng và phân tích các mẫu phức tạp.
6. Giao thoa quét tần số quang học
Ứng dụng của laser bán dẫn có thể điều chỉnh trong phép đo giao thoa quét tần số quang giúp đạt được phép đo khoảng cách tuyệt đối của mục tiêu bằng cách thay đổi tần số laser. Độ chính xác cao và độ dài kết hợp dài của nó làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong lập bản đồ địa hình và thám hiểm không gian.

Việc chuyển đổi điốt laser thành laser bán dẫn có thể điều chỉnh được đưa ra các cơ chế phản hồi chọn lọc tần số để đạt được lựa chọn chế độ, sử dụng các cấu trúc cách tử (chẳng hạn như cách tử khoang bên ngoài và cách tử DFB/DBR tích hợp) để điều khiển điều chỉnh bước sóng và tối ưu hóa độ ổn định của đầu ra laser và chế độ -Phạm vi điều chỉnh không có bước nhảy thông qua các phương pháp điều chỉnh đồng bộ. Những cải tiến này không chỉ cải thiện độ chính xác và độ ổn định của hệ thống laser mà còn mở rộng tiềm năng ứng dụng của chúng trong phép đo có độ chính xác cao, phân tích quang phổ và phạm vi đo giao thoa quét tần số quang.

JTBYShieldcung cấp laser bán dẫn điều chỉnh tần số đơn hiệu suất cao có thể được sử dụng trong các ứng dụng như quang phổ laser, quang tử sinh học, vật lý lượng tử cơ bản và phát hiện/đo lường chất bán dẫn.Nếu bạn quan tâm, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi để biết thêm chi tiết sản phẩm.

Thông tin liên hệ:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, hãy nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ tuân theo mục tiêu của mình là cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.