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 environ trois principes pour réaliser le réglage de la longueur d'onde du laser. La plupartlasers accordablesutiliser des substances de travail avec de larges lignes 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 consiste à modifier la longueur d'onde du laser en modifiant la longueur d'onde correspondant à la région à faible perte du résonateur par certains éléments (comme un réseau). La seconde consiste à modifier le niveau d'énergie de la transition laser en modifiant certains paramètres externes (tels que le champ magnétique, la température, etc.). Le troisième est l'utilisation d'effets non linéaires pour réaliser la transformation et le réglage de la longueur d'onde (voir optique non linéaire, diffusion Raman stimulée, doublement de la 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 de couleur, les lasers à gaz haute pression accordables et les lasers excimer accordables.

Du point de vue de la technologie de réalisation, le laser accordable est principalement divisé en : technologie de contrôle de courant, technologie de contrôle de température et technologie de contrôle mécanique.
Parmi eux, la technologie de contrôle électronique consiste à réaliser un réglage de longueur d'onde en modifiant le courant d'injection, avec une vitesse de réglage de niveau NS, une large bande passante de réglage, mais une faible puissance de sortie, basée sur la technologie de contrôle électronique principalement SG-DBR (réseau d'échantillonnage DBR) et Laser GCSR (réseau auxiliaire couplage directionnel 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 du laser. La technologie est simple, mais lente, et peut être ajustée avec une bande passante étroite de quelques nm seulement. Les principaux basés sur la technologie de contrôle de la température sontLaser DFB(rétroaction distribuée) et laser DBR (réflexion de Bragg distribuée). Le contrôle mécanique est principalement basé sur la technologie MEMS (système micro-électro-mécanique) pour compléter la sélection de 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 émission de surface à cavité verticale). Ce qui suit est expliqué à partir de ces aspects du principe des lasers accordables.

Application de communication optique

Le laser accordable est un dispositif optoélectronique clé dans une nouvelle génération de système de multiplexage par répartition en longueur d'onde dense et d'échange de photons dans un réseau entièrement optique. Son application augmente considérablement la capacité, la flexibilité et l'évolutivité du système de transmission par fibre optique et permet un réglage continu ou quasi continu dans une large plage de longueurs d'onde.
Les entreprises et les instituts de recherche du monde entier promeuvent activement la recherche et le développement de lasers accordables, et de nouveaux progrès sont constamment réalisés dans ce domaine. Les performances des lasers accordables sont constamment améliorées et leur coût est constamment réduit. À l'heure actuelle, les lasers accordables sont principalement divisés en deux catégories : les lasers accordables à semi-conducteurs et les lasers accordables à fibre.
Laser à semi-conducteurest une source de lumière importante dans le système de communication optique, qui présente les caractéristiques de petite taille, de poids léger, d'efficacité de conversion élevée, d'économie d'énergie, etc., et est facile à réaliser une intégration optoélectronique à puce unique avec d'autres appareils. Il peut être divisé en laser à rétroaction distribuée accordable, laser à miroir de Bragg distribué, laser à émission de surface à cavité verticale du système micromoteur et laser à semi-conducteur à cavité externe.
Le développement du laser à fibre accordable comme moyen de gain et le développement de la diode laser à semi-conducteur comme source de pompe ont grandement favorisé le développement des lasers à fibre. Le laser accordable est basé sur la bande passante de gain de 80 nm de la fibre dopée, et l'élément filtrant est ajouté à la boucle pour contrôler la longueur d'onde laser et réaliser le réglage de la longueur d'onde.
Le développement du laser à semi-conducteur accordable est très actif dans le monde et les progrès sont également très rapides. 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.

Perspective de développement
Il existe de nombreux types de lasers accordables, qui sont généralement développés en introduisant davantage de mécanismes de réglage de longueur d'onde sur la base de divers lasers à longueur d'onde unique, et certains produits ont été fournis sur le marché international. En plus du développement de lasers accordables optiques continus, des lasers accordables avec d'autres fonctions intégrées ont également été signalés, tels que le laser accordable intégré à une seule puce de VCSEL et un modulateur d'absorption électrique, et le laser intégré à un réflecteur de Bragg à réseau d'échantillons. et un amplificateur optique à semi-conducteur et un modulateur d'absorption électrique.
Étant donné que le laser accordable en longueur d'onde est largement utilisé, le laser accordable de diverses structures peut être appliqué à différents systèmes, et chacun présente des avantages et des inconvénients. Le laser à semi-conducteur à cavité externe peut être utilisé comme source de lumière accordable à large bande dans les instruments de test de précision en raison de sa puissance de sortie élevée et de sa longueur d'onde accordable en continu. Du point de vue de l'intégration des photons et de la rencontre avec le futur réseau tout optique, le DBR à réseau d'échantillons, le DBR à réseau superstructuré et les lasers accordables intégrés à des modulateurs et des amplificateurs peuvent être des sources de lumière accordables prometteuses pour Z.
Le laser accordable à réseau de fibres avec cavité externe est également un type prometteur de source de lumière, qui présente une structure simple, une largeur de ligne étroite et un couplage de fibre facile. Si le modulateur EA peut être intégré dans la cavité, il peut également être utilisé comme source de solitons optiques accordable à grande vitesse. De plus, les lasers à fibre accordables basés sur des lasers à fibre ont fait des progrès considérables ces dernières années. On peut s'attendre à ce que les performances des lasers accordables dans les sources lumineuses de communication optique soient encore améliorées et que la part de marché augmente progressivement, avec des perspectives d'application très prometteuses.