Перестраиваемые лазерные модули

Для одночастотных полупроводниковых лазеров крайне важна стабильность в динамическом режиме, высокая оптическая мощность и ширина линии излучения. На стабильность и ширину линии влияет множество параметров, в том числе частотный шум, изменение усиления и т.д.. Для подавления частотного шума, проявляющегося в режиме свободной генерации, и дальнейшего сужения линии генерации используют лазеры с внешним резонатором. На выходную грань активного элемента наносится просветляющее покрытие, тем самым исключая эту грань из формирования геометрии лазерного резонатора. В качестве "глухого" зеркала выступает селективный по длине волны элемент, как правило, это брэгговская решётка. Созданная таким образом положительная обратная связь будет порождать фотоны той частоты, на которую настроен селективный элемент.

Перестройка длины в перестраиваемом одночастотном полупроводниковом лазерном модуле осуществляется с помощью внешнего воздействия на ВБР. Изменение периода или показателя преломления ВБР ведет к соответствующему изменению брэгговской длины волны. Для растяжения и сжатия ВБР нами был использован пьезокерамический элемент. На пьезокерамику жестко закреплялось волокно с ВБР. При растяжении-сжатии пьезокерамики изменяется период ВБР, что приводит к изменению резонансной длины волны Брэгга. Максимальное растяжение составляет 10 мкм при напряжении 150 В. Перестройка длины волны с помощью пьезокерамики представляет собой смещение пика спектральной ширины ВБР, относительно модовой картинки внутреннего и внешнего резонатора. При смещении пика ВБР происходит перескок на соседнюю моду внешнего резонатора. Чем меньше межмодовое расстояние между модами, тем меньше величина перескока длины волны при перестройке. Однако, если в спектральной ширине ВБР окажутся два пика с одинаковой интенсивностью, эти две моды будут конкурировать за усиление, а длина волны и мощность выходного лазера будут нестабильными. Для того, чтобы ослабить влияние мод лазерного диода на характер перестройки длины волны лазерного модуля, на выходную грань активного элемента наносится просветляющее покрытие и используется активный элемент на базе двухпроходного усилителя. Это понижает добротность резонатора лазерного диода, тем самым делая пик отражения ВБР доминирующим. Такое решение значительно повышает стабильность одночастотного режима генерации и делает перестройку длины волны более плавной, так как перестройка длины волны осуществляется по модам внешнего резонатора. Минус такого метода заключается в том, что при просветлении передней грани падает эффективность лазерной генерации, что, согласно формуле Шавлова-Таунса, ведет к уширению линии генерации.