لیزرهای کوک پذیر
لیزرهایی که طول موج خروجی آنها قابل کوک (قابل تغییر در بازه ای مشخص) است.
لیزرهای کوک پذیر

تعریف: لیزرهایی که طول موج خروجی آنها قابل کوک (قابل تغییر در بازه ای مشخص) است.
لیزر کوک پذیر لیزری است که طول موج خروجی آن در بازه ای مشخص قابل تغییر است. برخی مواقع بازه تنظیم گسترده طول موج مطلوب است، به عبارتی نیاز داریم طیف وسیعی از طول موجها قابل دستیابی باشند. در حالیکه در دیگر موارد کافی است که لیزر بتواند در یک طول موج خاص (تنظیم کارخانه) تنظیم شود. برخی از لیزرهای تک فرکانس می توانند بطور پیوسته حول یک بازه خاص تنظیم شوند اگرچه بقیه می توانند فقط به طول موج های گسسته دست پیدا کنند یا حداقل مدهای HOPS را وقتی حول یک بازه بزرگتر تنظیم می شوند نشان بدهند. وقتی لیزرها بتوانند با سرعت بالا تنظیم شوند طول موج فرز (چابک) یا فرکانس فرز نامیده میشوند.
لیزرهای با قابلیت کوک پذیری گسترده
بعضی از انواع لیزرها طیف گسترده ‌ای از طول موجهای قابل تنظیم را ارائه می دهند:
  • تعداد محدودی از لیزرهای حالت جامد به خصوص لیزرهای یاقوت-تیتانیوم، Cr:ZnSe و Cr:ZnS امکان تنظیم در بازه طول موجی صد نانومتر در محدوده طیفی فروسرخ نزدیک و فروسرخ میانه را دارند. بطور کلی محیط های بهره ای که توسط فلزات حد واسط آلائیده شده اند از محیط های بهره ای که توسط عناصر کمیاب خاکی آلائیده شده اند بازه تنظیم وسیع تری را ارائه می دهند، بدلیل اینکه الکترونهای این محیط با شبکه میزبان بطور قوی تری برهم کنش انجام می دهند. توان خروجی در این لیزرها می تواند چند صد یا هزاران میلی وات باشد.
  • لیزرهای رنگی نیز امکان کوک پذیری در پهنای باند گسترده ای را به ما می دهند. رنگهای مختلف می توانند بازه های طول موجی بسیار وسیع به عنوان مثال کل طیف مرئی را پوشش دهند. سیستمهای لیزری رنگی با عرض خط باریک نیز برای استفاده در اسپکتروسکوپی وجود دارند (پیوسته یا پالسی)، همچنین لیزرهای رنگی قفل مدی، پالسهای فمتوثانیه تولید می کنند.
  • برخی از لیزرهای الکترون آزاد می توانند بازه طول موجی بسیار وسیع و اغلب نواحی طیفی مرزی را پوشش دهند.

 
شکل 1- چینش یک لیزر حالت جامد کوک پذیر ساخته شده توسط یک کریستال لیزری تیتانیوم- یاقوت. جفت منشور اجزای مختلف طول موج را متفرق می کنند به گونه ای که شکاف متحرک می تواند برای جابجایی طول موج از بهره ماکزیمم مورد استفاده قرار بگیرد.

انواع دیگری از لیزرها، قابلیت کوک پذیری در بازه چند نانومتر تا چند ده نانومتر را دارا هستند:
  • لیزرهای فیبری دارای آلایش عناصر خاکی کمیاب به عنوان مثال اربیوم میتوانند بازه ده نانومتری و گاهی اوقات حتی بیش از 100 نانومتری را پوشش دهند. بیشتر لیزرهای فیبری رامان قابلیت کوک پذیری در طیف وسیعی را دارند.
  • برخی از کریستالهای لیزری دارای آلایش عناصر خاکی کمیاب معمولاً آلائیده به اربیوم، نیز امکان کوک پذیری در بازه های قابل توجهی را می دهند. مثالهایی از این قبیل تنگستیک، وانادیک، Yb:BOYS و Yb:CALGO هستند.
  • لیزرهای مرکز رنگی که بر اساس بهره پهن باند ناشی از نقایص خاص شبکه در یک کریستال عمل می کنند. این لیزرها زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرند.
  • اغلب لیزر دیودها معمولاً توسط تغییر دمای اتصال، میتوانند در حد چند نانومتر تنظیم شوند. ولی بعضی از انواع خاص آن مانند لیزر دیود های کاواک- خارجی و لیزرهای منعکس کننده براگ توزیع شده میتوانند در حد 40 نانومتر و حتی بیشتر تنظیم شوند.
  • لیزرهای آبشاری کوانتومی نیز از منابع لیزری فرو سرخ میانه در طیف وسیع هستند.
برخی از تنظیمات ریز و دقیق برای انواع دیگر لیزرها
  • بعضی از لیزرهای حجیم حالت جامد نظیر نوسانگرهای حلقه ای غیر تخت (NPROs, MISERs) اجازه تنظیم پیوسته از میان بازه طیفی آزاد چندین گیگاهرتزی شان را می دهند. تنظیم می تواند توسط اعمال استرس به کریستال لیزری از طریق یک پیزو یا با تغییر دمای کریستال انجام شود.
  • تنظیم دقیق مشابهی هم توسط برخی لیزر دیودهای تک فرکانس از طریق تغییر جریان اعمالی قابل انجام است. برای تنظیمات پهن باند در نواحی طیفی مختلف، نوسانگرهای پارامتریک اپتیکی (OPOs) میتوانند مورد استفاده قرار بگیرند. این ابزارها در واقع لیزر نیستند ولی اغلب جزء منابع لیزری کوک پذیر محسوب می شوند.
کاربردهای لیزرهای کوک پذیر
منایع لیزری با قابلیت تنظیم طول موج کاربردهای متعددی دارند که برخی از آنها عبارتند از:
  • در اسپتروسکوپی، یک لیزر با طول موج کوک پذیر با پهنای باند اپتیکی باریک می تواند برای ضبط طیف عبوری یا جذب با رزولوشن فرکانسی بسیار بالا بکار برود. در یک سیستم LIDAR، لیزر می تواند در یک طول موجی که مختص ماده در حال مانیتور شدن است تنظیم شود.
  • روشهای مختلف سرمایش لیزری نیازمند این است که طول موج لیزر در رزونانس اتمی یا نزدیک به آن بطور بسیار دقیق تنظیم شود.
  • تنظیم تا رزونانس اتمی در جداسازی لیزری برخی ایزوتوپ ها نیز کاربرد دارد. با تنظیم لیزر روی ایزوتوپ خاص، اتمهای مورد نظر یونیزه شده و متعاقباً توسط یک میدان الکتریکی منحرف می ‌شوند.
  • یک لیزر کوک پذیر می تواند برای سنجش خواص ابزارها مانند مدارهای مجتمع فوتونیکی بکار برود.
  • در ارتباطات فیبر نوری بوسیله همتافتگری تقسیم طول موجها، یک لیزر کوک پذیر در حالتی که یکی از لیزرهایی که طول موجش ثابت (فیکس) است در برخی کانالهای خاص دچار نقص شود، می تواند به عنوان یک یدک مورد استفاده قرار بگیرد. با وجود اینکه هزینه یک لیزر کوک پذیر بیشتر است ولی استفاده از آن به عنوان لیزر یدکی می تواند اقتصادی باشد چون می تواند در هر کانال ارتباطی که مورد نیاز باشد کار کند. نظر به اینکه هزینه لیزرهای کوک پذیر چندان بالاتر از انواع ثابت نیست هم اکنون کلاً از لیزرهای کوک پذیر استفاده می شود.
  • در مترولوژی فرکانس اپتیکی، اغلب لازم است که طول موج لیزر تا یک استاندارد مرجع مشخص پایدار شود (به عنوان مثال یک سلول جذب یا یک کاواک مرجع اپتیکی). این کار توسط یک سیستم بازخورد الکترونیکی که بطور اتوماتیک طول موج لیزر را تنظیم می کند قابل انجام است.
  • بعضی از تداخل سنجی ها و سنسورهای اپتیکی فیبری از یک منبع لیزری که طول موجش قابل تنظیم است، بهره می برند؛ به عنوان مثال می تواند یک ابهام (عدم وضوح) را از بین ببرد یا از اسکنهای مکانیکی یک طول راه اپتیکی اجتناب کند.
 


   |    1397/9/22