تُستخدم شبكات الألياف Bragg (FBGs) على نطاق واسع في التطبيقات المختلفة التي تتطلب دقة عالية في الطول الموجي واستقرارًا لثنائيات ليزر أشباه الموصلات. توفر FBGs العديد من المزايا، بما في ذلك الاستقرار الحراري العالي، وسهولة التكامل، والتنوع القوي، وكلها موضحة بالتفصيل في هذه الورقة.
يلعب الليزر ذو العرض الخطي الضيق والطول الموجي المستقر دورًا حاسمًا في العديد من المجالات مثل الاستشعار والعلاج الطبي والتحليل الطيفي والتصوير والاتصالات. على الرغم من أن ليزر Bragg العاكس (DBR) وأشعة الليزر ذات التغذية المرتدة الموزعة (DFB) يقدمان أداءً ممتازًا، إلا أن تكاليف إنتاجهما أعلى من تكلفة صمامات الليزر الثنائية Fabry-Perot (FP)، لأنها تتطلب اختبارًا فرديًا قبل التعبئة.
بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع شبكات الدليل الموجي المستخدمة في ليزر DFB وDBR، توفر FBGs استقرارًا فائقًا ودقة في الطول الموجي. يمكن أن تكون شبكات الحجم Bragg (VBGs) بمثابة بديل لشبكات FBG في بعض التطبيقات، إلا أن شبكات FBG تتمتع بمزايا في الاستقرار الحراري، وبساطة التكامل، وتعدد الاستخدامات.
تلعب ليزرات مضخة أشباه الموصلات ذات الطاقة العالية والطول الموجي المستقر دورًا رئيسيًا في أجهزة ليزر الألياف الحديثة ومضخمات الألياف ومضخمات ألياف رامان. نظرًا لأن وسائط كسب الليزر حساسة للغاية للتقلبات في الطول الموجي للمضخة، فقد أصبح ليزر مضخة أشباه الموصلات ذو الطول الموجي المستقر FBG هو الحل السائد في السوق.
يوضح الشكل 1 بنية وحدة ليزر مضخة FBG النموذجية ذات الطول الموجي. في مثل هذه التطبيقات، يتم نقش FBG على الألياف الضفيرة لمضخة الليزر، ويتم وضعها عادةً على مسافة 50 سم إلى 2 متر من شريحة الليزر.
يستخدم النظام مكونات بصرية متوازية أو أسلاك التوصيل المصنوعة من الألياف ذات العدسات لربط الضوء المنبعث من شريحة ليزر أشباه الموصلات بكفاءة في الضفيرة أحادية الوضع.
تنشئ شبكة الألياف Bragg آلية ردود فعل خارجية، مما يعمل على تثبيت الطول الموجي لليزر بشكل فعال بالقرب من الطول الموجي المركزي لـ FBG وتضييق العرض الطيفي للخرج لليزر. بهذه الطريقة، تحقق وحدة مضخة الليزر كفاءة المضخة العالية والاستقرار الممتاز.
الشكل 1. وحدة مضخة FBG
يعد إنشاء ليزر تجويف خارجي باستخدام Fiber Bragg Grate (FBG) حلاً فعالاً من حيث التكلفة لتحسين أداء أجهزة الليزر منخفضة التكلفة. كما هو مبين في الشكل 1، يتم إدراج FBG في ضفيرة الألياف، وعادة ما تكون قريبة من الشريحة الباعثة، وتشكل ليزر تجويف خارجي.
بالمقارنة مع صمامات ليزر Fabry-Perot التقليدية، فإن ليزر التجويف الخارجي القائم على FBG لا يتميز بعرض خط أضيق فحسب، بل يُظهر أيضًا قمعًا أقوى لانحراف الطول الموجي الناجم عن التغيرات في درجة الحرارة أو تيار المحرك - وهما العاملان الشائعان اللذان يسببان تحولات في الأداء في صمامات الليزر الثنائية.
لضمان قفل أو تثبيت الطول الموجي الفعال والموثوق لثنائيات الليزر، يجب على الشركات المصنعة لليزر اختيار FBGs التي تلبي مواصفات الأداء الأساسية.
يجب على مصنعي صمامات الليزر الثنائية أيضًا اختيار موردي FBG موثوقين وناضجين تقنيًا يمكنهم تقديم مجموعة واسعة من الأطوال الموجية والتكوينات، بما في ذلك نوع الألياف أو الألياف التي تحافظ على الاستقطاب (PM) أو الألياف التي لا تحافظ على الاستقطاب، والأبعاد، والمزيد.
بفضل ثباته الحراري العالي، وتوافق التكامل الممتاز، وتعدد الاستخدامات في السيناريوهات المتعددة، والقدرة على التحكم الدقيق في الطول الموجي، أصبح Fiber Bragg Grate (FBG) مكونًا أساسيًا لقفل الطول الموجي عالي الدقة وتثبيته في تطبيقات ليزر أشباه الموصلات المختلفة. سواء كان ذلك من أجل قفل الطول الموجي في ليزر المضخة عالية الطاقة أو ترقية أداء وحدات الليزر منخفضة التكلفة، فإن FBG يحقق قفلًا دقيقًا للطول الموجي وتضييق عرض الخط من خلال تحسين آلية التغذية المرتدة الخارجية، مع مقاومة الاضطرابات الخارجية بشكل فعال مثل درجة الحرارة وتغيرات تيار القيادة.
حقوق الطبع والنشر @ 2020 شركة Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - وحدات الألياف البصرية الصينية، ومصنعي أجهزة الليزر المقترنة بالألياف، وموردي مكونات الليزر، جميع الحقوق محفوظة.
