Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Комбинационный лазер представляет собой тип специфики лазера , в котором основной механизм светового усиления ВКР . Напротив, большинство «обычных» лазеров (таких как рубиновый лазер ) полагаются на стимулированные электронные переходы для усиления света.

Особые свойства рамановских лазеров [ править ]

Спектральная гибкость [ править ]

Рамановские лазеры имеют оптическую накачку . Однако такая накачка не приводит к инверсии населенностей, как в обычных лазерах. Скорее, фотоны накачки поглощаются и «немедленно» повторно излучаются в виде фотонов низкочастотного лазерного света («стоксовых» фотонов) за счет вынужденного комбинационного рассеяния света . Разница между двумя энергиями фотонов фиксирована и соответствует частоте колебаний усиливающей среды. Это позволяет, в принципе, получать произвольные длины волн лазерного излучения за счет правильного выбора длины волны лазера накачки. Это отличается от обычных лазеров, в которых возможные длины волн лазерного излучения определяются линиями излучения усиливающего материала.

В оптических волокнах , изготовленные из диоксида кремния , например, частотный сдвиг , соответствующий величина коэффициента усиления комбинационного рассеяния составляет около 13,2 ТГц. В ближней инфракрасной области это соответствует разделению длин волн между светом накачки и выходным светом лазера около 100 нм.

Типы рамановских лазеров [ править ]

В первом рамановском лазере, реализованном в 1962 году Гизелой Экхардт и Э. Дж. Вудбери, в качестве усиливающей среды использовался нитробензол , который накачивался внутри резонатора внутри рубинового лазера с модуляцией добротности . [1] [2] Для создания рамановских лазеров можно использовать различные другие усиливающие среды:

Рамановские волоконные лазеры [ править ]

Первый рамановский лазер непрерывного действия, использующий оптическое волокно в качестве усиливающей среды, был продемонстрирован в 1976 году. [3] В волоконных лазерах жесткое пространственное ограничение света накачки сохраняется на относительно больших расстояниях. Это значительно снижает пороговую мощность накачки до практического уровня и, кроме того, позволяет работать в непрерывном режиме.

В 1988 г. был создан первый волоконный ВКР-лазер на основе волоконных брэгговских решеток. [4] Волоконные брэгговские решетки представляют собой узкополосные отражатели и действуют как зеркала резонатора лазера. Они вписываются непосредственно в сердцевину оптического волокна, используемого в качестве усиливающей среды, что устраняет значительные потери, которые ранее возникали из-за связи волокна с внешними отражателями объемного оптического резонатора.

В настоящее время коммерчески доступные рамановские лазеры на волоконной основе могут обеспечивать выходную мощность в диапазоне нескольких десятков ватт в непрерывном режиме работы. В этих устройствах обычно используется метод каскадирования , впервые предложенный в 1994 г .: [5] Лазерный свет «первого порядка», который генерируется из света накачки на одном этапе сдвига частоты, остается в лазерном резонаторе и остается в ловушке. доводится до таких высоких уровней мощности, что действует как накачка для генерации лазерного света «второго порядка», который снова смещается на ту же частоту колебаний. Таким образом, один лазерный резонатор используется для преобразования света накачки (обычно около 1060 нм) через несколько дискретных шагов в «произвольную» желаемую длину волны на выходе.

Кремниевые рамановские лазеры [ править ]

Совсем недавно, комбинационное генерация была продемонстрирована в кремнии основанное интегрально-оптических волноводов по группам Бахрама Джалали в Университете Калифорнии в Лос - Анджелесе в 2004 году ( в импульсном режиме работы [6] ) и Intel в 2005 году (непрерывной волны [7] ) , соответственно. Эти разработки привлекли большое внимание [8], потому что это был первый случай, когда лазер был реализован на кремнии: «классическая» генерация на электронных переходах запрещена в кристаллическом кремнии из-за его непрямой запрещенной зоны. Практические источники света на основе кремния были бы очень интересны в области кремниевой фотоники., который стремится использовать кремний не только для реализации электроники, но и для новых функций обработки света на одном и том же кристалле.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Вудбери, EJ; Ng, WK (ноябрь 1962 г.). «Операция с рубиновым лазером в ближнем ИК-диапазоне». Труды Института Радиоинженеров . 50 (11): 2367. DOI : 10,1109 / JRPROC.1962.287964 .
  2. ^ Экхардт, Гизела; Хеллварт, RW; McClung, FJ; Schwarz, SE; Weiner, D .; Вудбери, EJ (декабрь 1962 г.). «Вынужденное комбинационное рассеяние органических жидкостей». Phys. Rev. Lett . 9 (11): 455–457. Полномочный код : 1962PhRvL ... 9..455E . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.9.455 .
  3. ^ Хилл, КО; Кавасаки, BS; Джонсон, округ Колумбия (1976). «Низкопороговый непрерывный рамановский лазер». Прил. Phys. Lett . 29 (3): 181–183. Bibcode : 1976ApPhL..29..181H . DOI : 10.1063 / 1.89016 .
  4. ^ Кин, PN; Sinclair, BD; Smith, K .; Sibbett, W .; Роу, CJ; Рид, DCJ (1988). «Экспериментальная оценка волоконного рамановского генератора с отражателями на волоконных решетках». J. Mod. Опт . 35 (3): 397–406. Bibcode : 1988JMOp ... 35..397K . DOI : 10.1080 / 09500348814550431 .
  5. ^ Грабб, SG; Эрдоган, Т .; Mizrahi, V .; Штрассер, Т .; Cheung, WY; Рид, Вашингтон; Lemaire, PJ; Миллер, AE; Косинский С.Г .; Николак, Г .; Беккер, ПК; Пекхэм, DW (1994). «Каскадный рамановский усилитель 1,3 мкм в германосиликатных волокнах». Тематическое совещание по оптическим усилителям и их применению : документ после окончания срока PD3. DOI : 10.1364 / OAA.1994.PD3 . ISBN 1-55752-356-8.
  6. ^ Boyraz, Özdal; Джалали, Бахрам (2004). «Демонстрация кремниевого рамановского лазера». Оптика Экспресс . 12 (21): 5269–5273. Bibcode : 2004OExpr..12.5269B . CiteSeerX 10.1.1.92.5019 . DOI : 10.1364 / OPEX.12.005269 . PMID 19484086 .  
  7. ^ Ронг, Хайшэн; Джонс, Ричард; Лю, Аньшэн; Коэн, Одед; Хак, Дани; Фанг, Александр; Паничча, Марио (2005). «Рамановский кремниевый лазер непрерывного действия» . Природа . 433 (7027): 725–728. Bibcode : 2005Natur.433..725R . DOI : 10,1038 / природа03346 . PMID 15716948 . 
  8. ^ Джалали, Бахрам (2007). «Изготовление кремниевого лазера». Scientific American . 296 (2): 58–65. Bibcode : 2007SciAm.296b..58J . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0207-58 .

Внешние ссылки [ править ]

  • "Рамановские лазеры", в Энциклопедии лазерной физики и техники.