Рамановский лазер - Raman laser
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.
Особенности рамановских лазеров
Спектральная гибкость
Рамановские лазеры имеют оптическую накачку . Однако такая накачка не вызывает 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, создавать произвольные длины волн лазерного излучения за счет соответствующего 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 ближнем инфракрасном диапазоне это соответствует разделению длин волн между светом накачки и выходным светом лазера около 100 нм.
Типы рамановских лазеров
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 . Для создания рамановских лазеров можно использовать различные другие усиливающие среды:
Рамановские волоконные лазеры
Первый Рамановский лазер непрерывного действия, использующий оптическое волокно в качестве усиливающей среды, был продемонстрирован в 1976 году. 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. Волоконные решетки Брэгга являются узкополосными отражателями и действуют как зеркала резонатора лазера. Они вписываются непосредственно в сердцевину оптического волокна, используемого в качестве усиливающей среды, что устраняет существенные 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 каскадный метод , впервые предложенный в 1994 году: лазерный свет «первого порядка», который генерируется из света накачки за один этап сдвига частоты, остается в лазерном резонаторе и направляется к нему. высокие уровни мощности, что он 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
Совсем недавно, комбинационное генерация была продемонстрирована в кремнии -На интегрально-оптических волноводов от группы Бахрама Джалали в Университете Калифорнии в Лос - Анджелесе в 2004 году ( в импульсном режиме) и от Intel в 2005 году (непрерывной волны), соответственно. Эти разработки привлекли большое внимание, 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 будут очень интересны для области кремниевой фотоники , которая стремится использовать кремний не только для реализации электроники, но и для новых функций обработки света на одном и том же кристалле.