ट्यूनेबल लेजर का विकास और बाजार की स्थिति भाग दो

ट्यूनेबल लेजर का विकास और बाजार की स्थिति (भाग दो)

कार्य सिद्धांतट्यूनेबल लेजर

लेजर तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग प्राप्त करने के लिए मोटे तौर पर तीन सिद्धांत हैं। अधिकांशट्यूनेबल लेजरव्यापक प्रतिदीप्ति रेखाओं वाले कार्यशील पदार्थों का उपयोग करें। लेज़र बनाने वाले अनुनादकों में बहुत कम तरंगदैर्ध्य हानि केवल एक बहुत ही संकीर्ण तरंगदैर्ध्य सीमा पर होती है। इसलिए, पहला तरीका है अनुनादक के कम हानि वाले क्षेत्र के अनुरूप तरंगदैर्ध्य को कुछ तत्वों (जैसे कि ग्रेटिंग) द्वारा बदलकर लेज़र की तरंगदैर्ध्य को बदलना। दूसरा तरीका है कुछ बाहरी मापदंडों (जैसे चुंबकीय क्षेत्र, तापमान आदि) को बदलकर लेज़र संक्रमण के ऊर्जा स्तर को स्थानांतरित करना। तीसरा तरीका है तरंगदैर्ध्य रूपांतरण और ट्यूनिंग प्राप्त करने के लिए अरैखिक प्रभावों का उपयोग करना (देखें अरैखिक प्रकाशिकी, उत्तेजित रमन प्रकीर्णन, प्रकाशीय आवृत्ति दोहरीकरण, प्रकाशीय पैरामीट्रिक दोलन)। पहले ट्यूनिंग मोड से संबंधित विशिष्ट लेज़र हैं डाई लेज़र, क्राइसोबेरिल लेज़र, रंग केंद्र लेज़र, ट्यूनेबल उच्च-दबाव गैस लेज़र और ट्यूनेबल एक्सिमर लेज़र।

कार्यान्वयन प्रौद्योगिकी के दृष्टिकोण से ट्यूनेबल लेजर को मुख्य रूप से तीन भागों में विभाजित किया गया है: धारा नियंत्रण प्रौद्योगिकी, तापमान नियंत्रण प्रौद्योगिकी और यांत्रिक नियंत्रण प्रौद्योगिकी।
इनमें से, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण तकनीक इंजेक्शन करंट को बदलकर तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग प्राप्त करती है, जिसमें एनएस-स्तर की ट्यूनिंग गति, व्यापक ट्यूनिंग बैंडविड्थ, लेकिन कम आउटपुट पावर होती है। यह तकनीक मुख्य रूप से एसजी-डीबीआर (सैंपलिंग ग्रेटिंग डीबीआर) और जीसीएसआर लेजर (ऑक्सिलरी ग्रेटिंग डायरेक्शनल कपलिंग बैकवर्ड-सैंपलिंग रिफ्लेक्शन) पर आधारित है। तापमान नियंत्रण तकनीक लेजर के सक्रिय क्षेत्र के अपवर्तनांक को बदलकर लेजर की आउटपुट तरंगदैर्ध्य को बदलती है। यह तकनीक सरल है, लेकिन धीमी है, और इसे केवल कुछ एनएम की संकीर्ण बैंडविड्थ के साथ समायोजित किया जा सकता है। तापमान नियंत्रण तकनीक पर आधारित मुख्य तकनीकें निम्नलिखित हैं:डीएफबी लेजरट्यूनेबल लेज़रों में डिस्ट्रीब्यूटेड फीडबैक (DFB) और डिस्ट्रीब्यूटेड ब्रैग रिफ्लेक्शन (DBR) लेज़र शामिल हैं। यांत्रिक नियंत्रण मुख्य रूप से MEMS (माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम) तकनीक पर आधारित है, जिससे तरंगदैर्ध्य का चयन पूर्ण होता है, साथ ही इसमें व्यापक समायोज्य बैंडविड्थ और उच्च आउटपुट पावर होती है। यांत्रिक नियंत्रण तकनीक पर आधारित मुख्य संरचनाएं DFB (डिस्ट्रीब्यूटेड फीडबैक), ECL (एक्सटर्नल कैविटी लेज़र) और VCSEL (वर्टिकल कैविटी सरफेस एमिटिंग लेज़र) हैं। इन पहलुओं से ट्यूनेबल लेज़रों के सिद्धांत की व्याख्या की गई है।

ऑप्टिकल संचार अनुप्रयोग

ट्यूनेबल लेजर, सघन तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग प्रणाली और सर्व-ऑप्टिकल नेटवर्क में फोटॉन विनिमय की नई पीढ़ी में एक प्रमुख ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण है। इसके अनुप्रयोग से ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन सिस्टम की क्षमता, लचीलापन और स्केलेबिलिटी में काफी वृद्धि होती है, और इसने तरंगदैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में निरंतर या अर्ध-निरंतर ट्यूनिंग को संभव बनाया है।
विश्वभर की कंपनियां और अनुसंधान संस्थान ट्यूनेबल लेजरों के अनुसंधान और विकास को सक्रिय रूप से बढ़ावा दे रहे हैं, और इस क्षेत्र में लगातार नई प्रगति हो रही है। ट्यूनेबल लेजरों का प्रदर्शन लगातार बेहतर हो रहा है और लागत लगातार कम हो रही है। वर्तमान में, ट्यूनेबल लेजरों को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में बांटा गया है: सेमीकंडक्टर ट्यूनेबल लेजर और ट्यूनेबल फाइबर लेजर।
सेमीकंडक्टर लेजरऑप्टिकल संचार प्रणाली में लेजर एक महत्वपूर्ण प्रकाश स्रोत है, जिसमें छोटे आकार, हल्के वजन, उच्च रूपांतरण दक्षता, बिजली की बचत आदि जैसी विशेषताएं हैं, और इसे अन्य उपकरणों के साथ एकल चिप ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण द्वारा आसानी से एकीकृत किया जा सकता है। इसे ट्यूनेबल डिस्ट्रीब्यूटेड फीडबैक लेजर, डिस्ट्रीब्यूटेड ब्रैग मिरर लेजर, माइक्रोमोटर सिस्टम वर्टिकल कैविटी सरफेस एमिटिंग लेजर और एक्सटर्नल कैविटी सेमीकंडक्टर लेजर में विभाजित किया जा सकता है।
गेन माध्यम के रूप में ट्यूनेबल फाइबर लेजर का विकास और पंप स्रोत के रूप में सेमीकंडक्टर लेजर डायोड का विकास फाइबर लेजर के विकास को बहुत बढ़ावा देता है। ट्यूनेबल लेजर डोप्ड फाइबर की 80nm गेन बैंडविड्थ पर आधारित है, और लेजर तरंगदैर्ध्य को नियंत्रित करने और तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग को साकार करने के लिए लूप में फिल्टर तत्व जोड़ा जाता है।
विश्व में ट्यूनेबल सेमीकंडक्टर लेजर का विकास अत्यंत सक्रिय है और प्रगति भी बहुत तीव्र है। चूंकि ट्यूनेबल लेजर लागत और प्रदर्शन के मामले में स्थिर तरंगदैर्ध्य वाले लेजर के करीब पहुंच रहे हैं, इसलिए संचार प्रणालियों में इनका उपयोग अनिवार्य रूप से बढ़ता जाएगा और भविष्य के सर्व-प्रकाशिक नेटवर्क में ये महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे।

विकास की संभावना
ट्यूनेबल लेज़रों के कई प्रकार हैं, जिन्हें आम तौर पर विभिन्न एकल-तरंगदैर्ध्य लेज़रों के आधार पर तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग तंत्रों को और अधिक शामिल करके विकसित किया जाता है, और इनमें से कुछ उत्पाद अंतरराष्ट्रीय बाजार में उपलब्ध हैं। निरंतर ऑप्टिकल ट्यूनेबल लेज़रों के विकास के अलावा, अन्य एकीकृत कार्यों वाले ट्यूनेबल लेज़रों की भी रिपोर्ट की गई है, जैसे कि एक ही चिप में VCSEL और एक विद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटर से एकीकृत ट्यूनेबल लेज़र, और एक सैंपल ग्रेटिंग ब्रैग रिफ्लेक्टर, एक सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर और एक विद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटर से एकीकृत लेज़र।
तरंगदैर्ध्य-समायोज्य लेजर के व्यापक उपयोग के कारण, विभिन्न संरचनाओं वाले इस लेजर को विभिन्न प्रणालियों में लागू किया जा सकता है, और प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं। उच्च आउटपुट शक्ति और निरंतर समायोज्य तरंगदैर्ध्य के कारण बाह्य गुहा अर्धचालक लेजर को सटीक परीक्षण उपकरणों में एक व्यापक बैंड समायोज्य प्रकाश स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है। फोटॉन एकीकरण और भविष्य के सर्व-प्रकाशिक नेटवर्क की आवश्यकताओं को पूरा करने के दृष्टिकोण से, नमूना ग्रेटिंग डीबीआर, सुपरस्ट्रक्चर्ड ग्रेटिंग डीबीआर और मॉड्यूलेटर और एम्पलीफायर के साथ एकीकृत समायोज्य लेजर जेड-ग्रेड प्रकाश स्रोतों के लिए आशाजनक समायोज्य प्रकाश स्रोत हो सकते हैं।
बाह्य गुहा युक्त फाइबर ग्रेटिंग ट्यूनेबल लेजर भी एक आशाजनक प्रकार का प्रकाश स्रोत है, जिसकी संरचना सरल है, लाइन की चौड़ाई कम है और फाइबर कपलिंग आसान है। यदि ईए मॉड्यूलेटर को गुहा में एकीकृत किया जा सके, तो इसे उच्च गति वाले ट्यूनेबल ऑप्टिकल सॉलिटॉन स्रोत के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, फाइबर लेजर पर आधारित ट्यूनेबल फाइबर लेजर ने हाल के वर्षों में काफी प्रगति की है। यह उम्मीद की जा सकती है कि ऑप्टिकल संचार प्रकाश स्रोतों में ट्यूनेबल लेजर के प्रदर्शन में और सुधार होगा और बाजार हिस्सेदारी धीरे-धीरे बढ़ेगी, जिससे इसके अनुप्रयोग की संभावनाएं बहुत उज्ज्वल हैं।