Développement et état du marché du laser accordable Deuxième partie

Développement et état du marché du laser accordable (deuxième partie)

Principe de fonctionnement delaser accordable

Il existe trois principes pour obtenir un réglage de la longueur d'onde du laser. La plupartlasers accordablesUtiliser des substances actives présentant de larges raies fluorescentes. Les résonateurs qui composent le laser présentent de très faibles pertes, uniquement sur une plage de longueurs d'onde très étroite. Par conséquent, la première solution consiste à modifier la longueur d'onde du laser en modifiant la longueur d'onde correspondant à la région de faible perte du résonateur par certains éléments (comme un réseau). La deuxième solution consiste à décaler le niveau d'énergie de la transition laser en modifiant certains paramètres externes (tels que le champ magnétique, la température, etc.). La troisième solution consiste à utiliser des effets non linéaires pour réaliser la transformation et l'accord de longueur d'onde (voir optique non linéaire, diffusion Raman stimulée, doublement de fréquence optique, oscillation paramétrique optique). Les lasers typiques appartenant au premier mode d'accord sont les lasers à colorant, les lasers à chrysobéryl, les lasers à centre coloré, les lasers à gaz haute pression accordables et les lasers à excimères accordables.

Du point de vue de la technologie de réalisation, le laser accordable est principalement divisé en : technologie de contrôle du courant, technologie de contrôle de la température et technologie de contrôle mécanique.
Parmi ces technologies, la technologie de contrôle électronique permet d'obtenir un réglage de la longueur d'onde en modifiant le courant d'injection, avec une vitesse de réglage de niveau NS, une large bande passante et une faible puissance de sortie. Elle repose sur les technologies de contrôle électronique, principalement les lasers SG-DBR (réseau d'échantillonnage DBR) et GCSR (réseau auxiliaire à couplage directionnel et réflexion par échantillonnage arrière). La technologie de contrôle de la température modifie la longueur d'onde de sortie du laser en modifiant l'indice de réfraction de la région active. Cette technologie est simple, mais lente, et peut être ajustée avec une bande passante étroite de quelques nm seulement. Les principales technologies basées sur le contrôle de la température sont :Laser DFB(rétroaction distribuée) et laser DBR (réflexion de Bragg distribuée). Le contrôle mécanique repose principalement sur la technologie MEMS (système microélectromécanique) pour la sélection de la longueur d'onde, avec une large bande passante réglable et une puissance de sortie élevée. Les principales structures basées sur la technologie de contrôle mécanique sont le DFB (rétroaction distribuée), l'ECL (laser à cavité externe) et le VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface). Le principe des lasers accordables est expliqué ci-dessous à partir de ces aspects.

Application de communication optique

Le laser accordable est un dispositif optoélectronique clé pour une nouvelle génération de systèmes de multiplexage en longueur d'onde dense et d'échange de photons dans les réseaux tout optiques. Son application accroît considérablement la capacité, la flexibilité et l'évolutivité des systèmes de transmission par fibre optique, et permet un accordage continu ou quasi continu sur une large gamme de longueurs d'onde.
Partout dans le monde, les entreprises et les instituts de recherche encouragent activement la recherche et le développement de lasers accordables, et de nouveaux progrès sont constamment réalisés dans ce domaine. Leurs performances sont constamment améliorées et leur coût constamment réduit. Actuellement, les lasers accordables se divisent principalement en deux catégories : les lasers accordables à semi-conducteurs et les lasers accordables à fibre.
Laser à semi-conducteurIl s'agit d'une source lumineuse importante dans les systèmes de communication optique. Compacte, légère, à haut rendement de conversion et économe en énergie, elle s'intègre facilement à d'autres dispositifs optoélectroniques monopuce. On distingue les lasers à rétroaction distribuée accordables, les lasers à miroir de Bragg distribué, les lasers à cavité verticale à émission de surface pour systèmes à micromoteurs et les lasers à semi-conducteurs à cavité externe.
Le développement du laser à fibre accordable comme milieu de gain et celui de la diode laser à semi-conducteur comme source de pompage ont considérablement favorisé le développement des lasers à fibre. Le laser accordable s'appuie sur la bande passante de gain de 80 nm de la fibre dopée, et un élément filtrant est ajouté à la boucle pour contrôler la longueur d'onde d'émission et réaliser l'accord de longueur d'onde.
Le développement des lasers à semi-conducteurs accordables est très actif à l'échelle mondiale et progresse très rapidement. À mesure que les lasers accordables se rapprochent progressivement des lasers à longueur d'onde fixe en termes de coût et de performances, ils seront inévitablement de plus en plus utilisés dans les systèmes de communication et joueront un rôle important dans les futurs réseaux tout optiques.

Perspectives de développement
Il existe de nombreux types de lasers accordables, généralement développés grâce à l'introduction de mécanismes d'accord en longueur d'onde basés sur divers lasers mono-longueur d'onde. Certains produits ont été commercialisés à l'international. Outre le développement de lasers accordables optiques continus, des lasers accordables intégrant d'autres fonctions ont également été décrits, tels que le laser accordable intégrant une puce VCSEL unique et un modulateur d'absorption électrique, et le laser intégrant un réflecteur de Bragg à réseau d'échantillons, un amplificateur optique à semi-conducteur et un modulateur d'absorption électrique.
Grâce à la large diffusion du laser accordable en longueur d'onde, des lasers accordables de différentes structures peuvent être appliqués à différents systèmes, chacun présentant des avantages et des inconvénients. Le laser à semi-conducteur à cavité externe peut être utilisé comme source lumineuse accordable à large bande dans les instruments de test de précision grâce à sa puissance de sortie élevée et à sa longueur d'onde accordable en continu. Du point de vue de l'intégration des photons et de la conception du futur réseau tout optique, les DBR à réseau échantillonné, les DBR à réseau superstructuré et les lasers accordables intégrés à des modulateurs et des amplificateurs pourraient constituer des sources lumineuses accordables prometteuses pour Z.
Le laser accordable à réseau de fibres avec cavité externe est également une source lumineuse prometteuse, caractérisée par une structure simple, une faible largeur de ligne et un couplage aisé avec les fibres. L'intégration d'un modulateur EA dans la cavité permet de l'utiliser comme source de solitons optiques accordables à haute vitesse. De plus, les lasers à fibre accordables basés sur des lasers à fibre ont considérablement progressé ces dernières années. On peut s'attendre à une amélioration continue des performances des lasers accordables dans les sources lumineuses de communication optique, à une augmentation progressive de leur part de marché et à des perspectives d'application prometteuses.