இன்று, நாம் மிக நவீனமான “ஒற்றை நிற” லேசரை – அதாவது குறுகிய அலைவரிசை லேசரை – அறிமுகப்படுத்துவோம். இதன் தோற்றம், லேசரின் பல பயன்பாட்டுத் துறைகளில் உள்ள இடைவெளிகளை நிரப்புகிறது. மேலும், சமீபத்திய ஆண்டுகளில் இது ஈர்ப்பு அலை கண்டறிதல், லிடார் (liDAR), பரவலாக்கப்பட்ட உணர்தல், அதிவேக ஒத்திசைவான ஒளியியல் தொடர்பு மற்றும் பிற துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. இது, லேசர் ஆற்றலை மேம்படுத்துவதன் மூலம் மட்டுமே முடிக்க முடியாத ஒரு “பணியாகும்”.
குறுகிய அலைவரிசை லேசர் என்றால் என்ன?
"வரி அகலம்" என்ற சொல், அதிர்வெண் களத்தில் உள்ள லேசரின் நிறமாலை வரி அகலத்தைக் குறிக்கிறது, இது பொதுவாக நிறமாலையின் அரை-உச்ச முழு அகலத்தின் (FWHM) அடிப்படையில் அளவிடப்படுகிறது. வரி அகலம் முக்கியமாக கிளர்வுற்ற அணுக்கள் அல்லது அயனிகளின் தன்னிச்சையான கதிர்வீச்சு, கட்ட இரைச்சல், அதிர்வுறுப்பானின் இயந்திர அதிர்வு, வெப்பநிலை நடுக்கம் மற்றும் பிற வெளிப்புற காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகிறது. வரி அகலத்தின் மதிப்பு எவ்வளவு குறைவாக இருக்கிறதோ, நிறமாலையின் தூய்மை அவ்வளவு அதிகமாக இருக்கும், அதாவது, லேசரின் ஒற்றைநிறத்தன்மை அவ்வளவு சிறப்பாக இருக்கும். இத்தகைய பண்புகளைக் கொண்ட லேசர்கள் பொதுவாக மிகக் குறைந்த கட்ட அல்லது அதிர்வெண் இரைச்சலையும் மிகக் குறைந்த சார்பு செறிவு இரைச்சலையும் கொண்டிருக்கும். அதே நேரத்தில், லேசரின் நேரியல் அகல மதிப்பு எவ்வளவு குறைவாக இருக்கிறதோ, அதற்கேற்ற ஒத்திசைவு அவ்வளவு வலுவாக இருக்கும், இது மிக நீண்ட ஒத்திசைவு நீளமாக வெளிப்படுகிறது.
குறுகிய அலைவரிசை லேசரின் உருவாக்கம் மற்றும் பயன்பாடு
லேசரின் வேலை செய்யும் பொருளின் உள்ளார்ந்த ஆதாய அலைவரிசை அகலத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படுவதால், பாரம்பரிய அலைவியை மட்டுமே நம்பி குறுகிய அலைவரிசை அகல லேசரின் வெளியீட்டை நேரடியாக அடைவது கிட்டத்தட்ட சாத்தியமற்றது. குறுகிய அலைவரிசை அகல லேசரின் செயல்பாட்டை அடைய, ஆதாய நிறமாலையில் உள்ள நீளவாட்டு மட்டுவைக் கட்டுப்படுத்த அல்லது தேர்ந்தெடுக்கவும், நீளவாட்டு அலைமுறைகளுக்கு இடையேயான நிகர ஆதாய வேறுபாட்டை அதிகரிக்கவும், பொதுவாக வடிகட்டிகள், கீற்றுகள் மற்றும் பிற சாதனங்களைப் பயன்படுத்த வேண்டியது அவசியமாகிறது. இதன் மூலம் லேசர் அதிர்வுக்கலனில் சில அல்லது ஒரே ஒரு நீளவாட்டு அலைமுறை மட்டுமே இருக்கும். இந்தச் செயல்பாட்டில், லேசர் வெளியீட்டில் இரைச்சலின் தாக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதும், வெளிப்புறச் சூழலின் அதிர்வு மற்றும் வெப்பநிலை மாற்றங்களால் ஏற்படும் நிறமாலை வரிகளின் விரிவடைதலைக் குறைப்பதும் பெரும்பாலும் அவசியமாகிறது; அதே நேரத்தில், இரைச்சலின் மூலத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் லேசரின் வடிவமைப்பை மேம்படுத்துவதற்கும், கட்டம் அல்லது அதிர்வெண் இரைச்சல் நிறமாலை அடர்த்தியின் பகுப்பாய்வுடன் இதை இணைக்கலாம், இதன் மூலம் குறுகிய அலைவரிசை அகல லேசரின் நிலையான வெளியீட்டை அடைய முடியும்.
பல்வேறு வகையான லேசர்களின் குறுகிய அலைவரிசைச் செயல்பாட்டின் செயலாக்கத்தைப் பார்ப்போம்.
குறைக்கடத்தி லேசர்கள் சிறிய அளவு, அதிக செயல்திறன், நீண்ட ஆயுள் மற்றும் பொருளாதார நன்மைகள் போன்ற சாதகங்களைக் கொண்டுள்ளன.
பாரம்பரியத்தில் பயன்படுத்தப்படும் ஃபேப்ரி-பெரோட் (FP) ஒளியியல் அதிர்வுமானிகுறைக்கடத்தி லேசர்கள்பொதுவாக இது பன்முக நெட்டாங்கு அலைவு முறையில் அலைவுறுகிறது, மற்றும் வெளியீட்டுக் கோட்டின் அகலம் ஒப்பீட்டளவில் அகலமாக உள்ளது, எனவே குறுகிய கோட்டு அகலம் கொண்ட வெளியீட்டைப் பெறுவதற்கு ஒளியியல் பின்னூட்டத்தை அதிகரிக்க வேண்டியது அவசியம்.
பரவலாக்கப்பட்ட பின்னூட்டம் (DFB) மற்றும் பரவலாக்கப்பட்ட பிராக் பிரதிபலிப்பு (DBR) ஆகியவை இரண்டு பொதுவான உள் ஒளியியல் பின்னூட்ட குறைக்கடத்தி லேசர்கள் ஆகும். சிறிய கிரேட்டிங் பிட்ச் மற்றும் நல்ல அலைநீளத் தேர்வுத்திறன் காரணமாக, நிலையான ஒற்றை-அதிர்வெண் குறுகிய அலைவரிசை வெளியீட்டை எளிதாக அடைய முடியும். இந்த இரண்டு கட்டமைப்புகளுக்கும் இடையிலான முக்கிய வேறுபாடு கிரேட்டிங்கின் நிலையாகும்: DFB கட்டமைப்பு பொதுவாக பிராக் கிரேட்டிங்கின் காலமுறை அமைப்பை ரெசனேட்டர் முழுவதும் பரப்புகிறது, மேலும் DBR-இன் ரெசனேட்டர் பொதுவாக பிரதிபலிப்பு கிரேட்டிங் அமைப்பு மற்றும் இறுதி மேற்பரப்பில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஆதாயப் பகுதி ஆகியவற்றால் ஆனது. கூடுதலாக, DFB லேசர்கள் குறைந்த ஒளிவிலகல் குறியீட்டு வேறுபாடு மற்றும் குறைந்த பிரதிபலிப்புத்திறன் கொண்ட உட்பொதிக்கப்பட்ட கிரேட்டிங்குகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. DBR லேசர்கள் அதிக ஒளிவிலகல் குறியீட்டு வேறுபாடு மற்றும் அதிக பிரதிபலிப்புத்திறன் கொண்ட மேற்பரப்பு கிரேட்டிங்குகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. இரண்டு கட்டமைப்புகளும் ஒரு பெரிய இலவச நிறமாலை வரம்பைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் சில நானோமீட்டர் வரம்பில் பயன்முறைத் தாவல் இல்லாமல் அலைநீளச் சரிசெய்தலைச் செய்ய முடியும், இதில் DBR லேசர் மற்ற கட்டமைப்புகளை விட பரந்த சரிசெய்தல் வரம்பைக் கொண்டுள்ளது.DFB லேசர்மேலும், குறைக்கடத்தி லேசர் சிப்பின் வெளிச்செல்லும் ஒளியைப் பின்னூட்டம் செய்யவும் அதிர்வெண்ணைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் வெளிப்புற ஒளியியல் கூறுகளைப் பயன்படுத்தும் வெளிப்புறக் குழி ஒளியியல் பின்னூட்டத் தொழில்நுட்பத்தின் மூலமும், குறைக்கடத்தி லேசரின் குறுகிய அலைவரிசை செயல்பாட்டை உணர முடிகிறது.
(2) ஃபைபர் லேசர்கள்
ஃபைபர் லேசர்கள் உயர் பம்ப் மாற்றத் திறன், நல்ல கற்றைத் தரம் மற்றும் உயர் இணைப்புத் திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன, இவை லேசர் துறையில் தற்போது அதிகம் ஆராயப்படும் தலைப்புகளாகும். தகவல் யுகத்தின் சூழலில், ஃபைபர் லேசர்கள் சந்தையில் உள்ள தற்போதைய ஒளியிழைத் தொடர்பு அமைப்புகளுடன் நல்ல இணக்கத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன. குறுகிய வரி அகலம், குறைந்த இரைச்சல் மற்றும் நல்ல ஒத்திசைவு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்ட ஒற்றை அதிர்வெண் ஃபைபர் லேசர், அதன் வளர்ச்சியின் முக்கிய திசைகளில் ஒன்றாக மாறியுள்ளது.
குறுகிய வரி அகல வெளியீட்டை அடைவதற்கு, ஒற்றை நீளவாட்டுப் பயன்முறைச் செயல்பாடு ஃபைபர் லேசரின் மையமாக உள்ளது. பொதுவாக, ஒற்றை அதிர்வெண் ஃபைபர் லேசரின் அதிர்வுறுப்பானின் அமைப்பைப் பொறுத்து, அதனை DFB வகை, DBR வகை மற்றும் வளைய வகை எனப் பிரிக்கலாம். அவற்றுள், DFB மற்றும் DBR ஒற்றை அதிர்வெண் ஃபைபர் லேசர்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கையானது, DFB மற்றும் DBR குறைக்கடத்தி லேசர்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கையை ஒத்திருக்கிறது.
படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, DFB ஃபைபர் லேசரில் பரவலாக்கப்பட்ட பிராக் கிரேட்டிங்குகள் ஃபைபருக்குள் எழுதப்படுகின்றன. ஆஸிலேட்டரின் செயல்படும் அலைநீளம் ஃபைபர் கால அளவால் பாதிக்கப்படுவதால், கிரேட்டிங்கின் பரவலாக்கப்பட்ட பின்னூட்டத்தின் மூலம் நீளவாட்டுப் பயன்முறையைத் தேர்ந்தெடுக்க முடியும். DBR லேசரின் லேசர் ரெசனேட்டர் பொதுவாக ஒரு ஜோடி ஃபைபர் பிராக் கிரேட்டிங்குகளால் உருவாக்கப்படுகிறது, மேலும் ஒற்றை நீளவாட்டுப் பயன்முறை முக்கியமாக குறுகிய பட்டை மற்றும் குறைந்த எதிரொளிப்புத்திறன் கொண்ட ஃபைபர் பிராக் கிரேட்டிங்குகளால் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், அதன் நீண்ட ரெசனேட்டர், சிக்கலான கட்டமைப்பு மற்றும் திறமையான அதிர்வெண் பாகுபடுத்தும் பொறிமுறையின் பற்றாக்குறை காரணமாக, வளைய வடிவக் குழி பயன்முறைத் தாவலுக்கு ஆளாகிறது, மேலும் நிலையான நீளவாட்டுப் பயன்முறையில் நீண்ட காலத்திற்கு நிலையாகச் செயல்படுவது கடினம்.
படம் 1, ஒற்றை அதிர்வெண்ணின் இரண்டு வழக்கமான நேரியல் கட்டமைப்புகள்ஃபைபர் லேசர்கள்
பதிவிட்ட நேரம்: நவம்பர் 27, 2023