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。

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。

对于在激活区(Active)产生的光谱,分别在前布喇格光栅区和后布喇格光栅区形成频率分布有较小差异的光谱。对于需要的特定波长的激光,可调谐激光器分别对前布喇格光栅和后布喇格光栅施加不同电流,使得在这两个区域产生只有此特定波长重叠其他波长不重叠的光谱,从而使需要的特定波长能够输出。同时该种激光器还包含半导体放大器区,使输出的特定波长的激光光功率达到100mW或者20mW。

基于机械控制技术

基于机械控制技术一般采用MEMS来实现。一种基于机械控制技术的可调谐激光器采用MEMs-DFB结构。

可调谐激光器主要包括DFB激光器阵列、可倾斜的MEMs镜片和其他控制与辅助部分。

对于DFB激光器阵列区存在若干个DFB激光器阵列,每个阵列可以产生带宽约为1.0nm内的间隔为25Ghz的特定波长。通过控制MEMs镜片旋转角度来对需要的特定波长进行选择,从而输出需要的特定波长的光。

另一种基于VCSEL结构ML系列系列的可调谐激光器,其设计基于光泵浦垂直腔面发射激光器,采用半对称腔技术,利用MEMS实现连续的波长调谐。同时通过此方法可得到大的输出光功率和宽光谱调谐范围,热敏电阻和TEC封装在一起,以便在宽的温度范围内具有稳定的输出。为了精确频率控制一个宽带波长控制器被集成同一管壳内,前端分接光功率检测器及光隔离器用于提供稳定的输出功率。这种可调激光器可以在C波段和L波段提供10/20mW光功率。

对于这种原理的可调谐激光器主要缺点是调谐时间比较慢,一般需要几秒的调谐稳定时间。

基于温度控制技术

基于温度控制技术主要应用在DFB结构中,其原理在于调整激光腔内温度,从而可以使之发射不同的波长。

一种基于该原理技术的可调激光器的波长调节是依靠控制InGaAsP DFB激光器工作在-5--50℃的变化实现的。模块内置有FP标准具和光功率检测,连续光输出的激光可被锁定在ITU规定的50GHz间隔的栅格上。模块内有两个独立的TEC,一个用来控制激光器的波长,另一个用来保证模块内的波长锁定器和功率检测探测器恒温工作。模块还内置有SOA来放大输出光功率。

这种控制技术的缺点是单个模块的调谐的宽度不宽,一般只有几个nm,而且调谐时间比较长,一般需要几秒的调谐稳定时间。

目前可调谐激光器基本上均采用电流控制技术、温度控制技术或机械控制技术,有的供应商可能会采用这些技术的一种或两种。当然随着技术的发展,也可能会出现其他新的可调谐激光器控制技术。

可调谐激光器造价信息

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大峡谷

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实现激光波长调谐的原理大致有三种。大多数可调谐激光器都使用具有宽的荧光谱线的工作物质。构成激光器的谐振腔只在很窄的波长范围内才有很低的损耗。因此,第一种是通过某些元件(如光栅)改变谐振腔低损耗区所对应的波长来改变激光的波长。第二种是通过改变某些外界参数(如磁场、温度等)使激光跃迁的能级移动。第三种是利用非线性效应实现波长的变换和调谐(见非线性光学、受激喇曼散射、光二倍频,光参量振荡)。属于第一种调谐方式的典型激光器有染料激光器、金绿宝石激光器、色心激光器、可调谐高压气体激光器和可调谐准分子激光器。

用Nd:YAG激光经过倍频之后产生的 5320埃激光作为泵浦源去激励染料。在振荡器部分,条纹间距为d 的衍射光栅和输出镜构成谐振腔。这时,只有波长满足2dcosθ=,m=0,1,2,… 的光束才具有低的损耗,能形成激光振荡。因此,旋转光栅(改变θ角),就能改变输出激光的波长。在谐振腔内还插入一个放在压力室中的标准具。变压力室中的气压,可使标准具中气体的折射率随之而变,从而获得输出波长的精细调谐。还有一级放大,以增加输出激光的功率。

一般染料激光器的结构简单、价廉,输出功率和转换效率都比较高。环形染料激光器的结构比较复杂,但性能优越,可以输出稳定的单纵模激光。

染料激光的调谐范围为0.3~1.2微米,是应用最多的一种可调谐激光器。

金绿宝石激光器

一种固体可调谐的激光器。金绿宝石中Cr3+的能级见图3。发射激光的波长取决于哪个振动能级是激光跃迁的终端。振动能级带与激光的可调谐范围相对应。金绿宝石激光器的阈值低,效率高,输出功率高,可在室温下工作,调谐范围7000~8000埃。

色心激光器

色心是晶体中正负离子缺位引起的缺陷。已获得激光工作的色心主要FA(Ⅱ)、FB(Ⅱ).等,属四能级工作,由于晶格振动的影响而有很宽的荧光线宽。色心激光器调谐范围宽(0.6~3.65微米)、线宽窄,但大都只能在低温下工作。

可调谐准分子激光器

准分子是一种在激发态复合成分子、在基态离解成原子的不稳定碲合物。由其能级示意图可以看出,对应于核间距为R0的基态分子是极不稳定的,会很快分解成独立的原子。因此,在R0附近,激发态与基态之间很容易建立起粒子数反转而产生激光振荡。准分子激光器已实现了紫外波长可调谐输出。

可调谐激光器技术分类常见问题

  • 可调谐激光器与连续激光器什么区别

    可调谐激光器tunable laser 是指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器。连续激光器相对于脉冲激光器来说的,连续的就是输出激光是连续的一直开着的状态,脉冲就类似照相机闪光灯的开关状态,...

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  • 是不是可调谐激光器越短越好?

    是越粗越好,但还是要具体根据你家的用电量来看,用电量大,就用粗的。用电小,就用细的。 电线分铜芯、铝芯等类型。铜芯的线明显高于铝芯的线。 家庭用电用2.5平方的铜芯线或者4平方的铝芯线就差不多。当然为...

可调谐激光器技术分类文献

可调谐掺铥双包层光纤激光器实验研究 可调谐掺铥双包层光纤激光器实验研究

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利用785 nm激光二极管作为泵浦源,对长度为4.5 m,纤芯直径为20μm,内包层截面为D形的掺铥双包层光纤进行可调谐实验研究.通过使用闪耀光栅作为选频元件,利用后向Littrow结构,获得波长在2μm附近最大105 nm范围内的可调谐输出,且在可调谐范围内,各激光光谱线宽均约2.2 nm.结果表明,可调谐波长范围除与光纤荧光谱有关外,还与闪耀光栅特性参数直接相关.

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宽带可调谐掺镱双包层光纤激光器 宽带可调谐掺镱双包层光纤激光器

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采用高功率975 nm多模半导体激光器(LD)作为抽运源,以大模场掺Yb3+双包层光纤(YDCF)作为激光增益介质,运用能够承受较高功率运行的利特罗(Littrow)光栅外腔调谐结构,实现了宽带可调谐激光输出。实验中,双包层光纤采用最优光纤长度14 m,光栅经仔细调整后有效入纤反馈效率约20%,当入纤抽运功率约1.3 W时,激光器达到阈值并开始振荡。通过连续旋转光栅,激光输出波长能在1046~1121 nm之间实现可调谐,可调范围达75 nm。当入纤抽运功率为48 W时,在1089 nm波长处获得最大输出功率23.7 W,相应斜率效率为53%。最后,基于数值模拟简单地分析了激光输出特性,实验结果与数值模拟结果基本保持一致。

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网络侧上路任意波长信号通过可调谐激光器完成,常见的可调谐激光器实现技术主要有以下几种:电流控制、温度控制和机械控制等类型。其中电流控制技术是通过改变注入电流实现波长的调谐,具有纳秒级调谐速度,较宽的调谐带宽,但输出功率较小。温控技术激光器是通过改变激光器内的温度从而改变有源区折射率,从而改变激光器输出波长的。这种控制技术的缺点是单个模块的调谐的宽度不宽,一般只有几个nm,而且调谐时间比较长,一般需要几秒的调谐稳定时间,因此这种激光器用在WDM系统中实用价值不大。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。

CO2激光器是研究得最多的一种红外可调谐激光器。当激光器内的压力增加时,由于碰撞加宽,CO2分子的振动-转动能级中的支线都加宽以致重叠,因而获得连续调谐的性能。高压CO2激光器已实现9~12.5微米的宽带可调谐输出。

温控波导夹具调节范围: ≥15~60℃; 普通波导夹具吸附面:≥200 mm2,400 mm2; 恒压泵 压力精度:≥0.3 kPa; 通道数:≥2;2.4.1 可调谐激光器(进口) 波长范围:≥1.51-1.58 μm; 峰值功率:≥8 mW; 连续谱激光器 波长范围:≥0.5-2.0 μm; 功率:≥2mW; 光功率计 波长响应范围:≥1.31-1.6 μm; 灵敏度:≤ 0.05dB; 通道数:≥2; 可调谐光滤波器 波长调谐范围:≥1.53-1.60 μm; 带宽范围:≥ 0.5-5 nm; 防振台、仪器支架模块 光学平台 平面度:≤ 0.05 mm/m2: 粗糙度:≤ 1.5 μm。

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