Teoretikament, il-laser tal-linja dejqa huwa frekwenza waħda, jiġifieri, modalità trasversali waħda, modalità lonġitudinali waħda, li tikkorrispondi għal output tal-laser spettrali wieħed fid-dominju tal-frekwenza ġġenerat biss minn radjazzjoni stimulata koerenti, żieda u tnaqqis ta 'trasportatur intrakavità, il-fażi ottika u foton densità huma fi stat stabbli, bi ħsejjes ta 'intensità relattiva baxxa u ħsejjes ta' frekwenza baxxa, eċċ., U fl-istess ħin, il-wavelength ta 'eċċitazzjoni għandu proporzjon għoli ħafna ta' soppressjoni tal-modalità tal-ġenb.
Madankollu, fil-prattika, minħabba r-radjazzjoni spontanja li ma tistax tiġi eliminata fir-reġjun attiv, l-effetti ta 'perturbazzjoni tal-fażi u l-intensità huma introdotti fi ħdan il-mod ta' radjazzjoni eċċitati, u jagħmlu l-frekwenza tas-sinjal tal-ħruġ tal-lejżer dejjem ħoss abjad Gaussian, li jwassal għal Lorentzian intrinsiku twessigħ tat-tip tal-linja tal-ispettru tal-frekwenza tal-laser wieħed, u ċertu wisa 'ta' l-envelop fuq l-ispettru, u l-varjazzjoni ta 'dan il-ħoss quantum jiddetermina l-limitu aktar baxx tal-wisa' tal-linja tal-laser. Din il-varjazzjoni żgħira hija faċilment mgħottija minn varjazzjonijiet akbar ikkawżati minn bidliet mekkaniċi/akustiċi jew bidliet termali fl-ambjent estern, li jirriżultaw fi twessigħ kontinwu tal-wisa 'tal-linja tal-lejżer, u dawn l-effetti tal-ħoss klassiku jiddeterminaw il-limitu ta' fuq tal-wisa 'tal-linja tal-laser. Linewidth jiddeskrivi l-frekwenza jew il-ħoss tal-fażi minn perspettiva ta 'dominju tal-frekwenza, u wisa' tal-linja idjaq ifisser frekwenza tal-lejżer aktar baxxa jew storbju tal-fażi.
Il-wisa 'tal-linja hija korrelatata b'mod pożittiv mal-koeffiċjent ta' radjazzjoni spontanja tal-laser u l-fattur tat-tixrid tal-wisa 'tal-linja; u korrelata b'mod negattiv mat-tul tal-kavità reżonanti tal-laser u l-qawwa tal-ħruġ. Iktar ma jkun itwal it-tul tal-kavità tal-lejżer, iktar ikun żgħir it-telf fil-kavità, iktar ikun għoli r-riflettività tat-tarf, iktar ikun twil il-ħajja tal-foton; iktar ma tkun għolja l-qawwa tal-ħruġ, inqas ikun il-proporzjon ta 'radjazzjoni spontanja. Għalhekk, iż-żieda tat-tul tal-kavità u l-qawwa hija mod effettiv biex tikkompressa l-wisa 'tal-linja tal-laser tal-modalità lonġitudinali waħda.
Il-premessa bażika tal-ħruġ tal-lejżer tal-linja dejqa hija li tinkiseb output tal-modalità lonġitudinali waħda, lejżers semikondutturi tal-linja dejqa huma ġeneralment integrati fl-istruttura tal-għażla tal-frekwenza tal-kavità reżonanti jew flimkien mal-apparat tal-għażla tal-mod barra l-kavità, biex jipprovdu feedback ottiku fuq frekwenza speċifika , meta l-wisa 'passband tal-apparat tal-għażla tal-frekwenza hija inqas minn 2 darbiet l-ispazjar tal-modalità lonġitudinali, tista' tikkontrolla b'mod effettiv il-qligħ u t-telf tal-modi lonġitudinali differenti, biex tiżgura li l-wisa 'tal-frekwenza tal-qligħ tal-laser fi ħdan il-qligħ effettiv ta' wieħed lonġitudinali biss mod L-eċitazzjoni tinkiseb biss għal modalità lonġitudinali waħda fil-wisa' tal-frekwenza tal-gwadann effettiv tal-laser.
Skont l-istrutturi differenti tal-għażla tal-frekwenza mqassma ġewwa u barra l-kavità attiva, lejżers semikondutturi tal-linja dejqa huma ġeneralment kategorizzati f'tip ta 'feedback tal-kavità interna u lasers tat-tip ta' feedback tal-kavità esterna.
Lejżers semikondutturi ta 'wisa' linja dejqa ta 'feedback tal-kavità interna normalment jintegraw gradilji Bragg jew strutturi ta' waveguide speċjali ġewwa l-kavità attiva, bħal lejżers semikondutturi Distributed Feedback (DFB), lejżers semikondutturi Distributed Bragg Refl (DBR), u lejżers semikondutturi b'kavità akkoppjata. Il-lejżers semikondutturi DFB, DBR, u b'kavità akkoppjata. Doping tas-saff tal-waveguide f'kavitajiet attivi twal iwassal għal żieda drammatika fit-telf ottiku, li tillimita l-qawwa tal-lejżer, tillimita ż-żieda fit-tul tal-kavità attiva, u twassal għal kompressjoni limitata tal-wisa 'tal-linja tal-laser. Lejżers DFB u DBR tipiċi normalment jużaw strutturi ta 'ħakk Bragg uniformi jew distribwiti b'rispons b'tibdil fil-fażi bħala kavitajiet reżonanti, b'daqsijiet taċ-ċippa limitati għall-ordni ta' mitt mikron, fatturi ta 'kwalità żgħar għall-kavitajiet reżonanti, poteri baxxi tal-ħruġ, u wisa' tal-linji tal-laser fil- firxa ta’ ftit MHz sa għexieren ta’ MHz.
External Cavity Diode Laser (ECDL) huwa maqsum f'żewġ partijiet, jiġifieri, kavità interna attiva biex tipprovdi qligħ u kavità esterna passiva biex tipprovdi feedback. Id-dawl emess mill-mezz ta 'qligħ attiv jiġi mitmugħ lura lill-mezz ta' qligħ wara li jgħaddi mill-mezz estern passiv ta 'telf baxx, filwaqt li l-introduzzjoni tal-kavità esterna passiva ta' telf baxx iżżid il-ħajja tal-foton tas-sistema, u b'hekk tnaqqas il-wisa 'tal-linja. Għandu jiġi nnutat li l-kavità esterna tal-lejżer semikondutturi tal-linja dejqa hija kunċett wiesa ', fis-sens strett, biss meta l-kavità attiva għall-kavità mhux reżonanti, magħrufa bħala l-istruttura tal-kavità esterna, bħal amplifikatur ottiku tas-semikondutturi li jirrifletti (Semikonduttur Rifletti) Wiċċ ta 'quddiem tal-Amplifikatur ottiku (RSOA) magħmul minn film li jirrifletti, il-wiċċ ta' wara tal-produzzjoni ta 'membrana ta' trażmissjoni għolja (Ir-riflettività tal-wiċċ tat-tarf hija ġeneralment 10-3 ~10-5).
Peress li l-feedback ottiku tal-wiċċ ta 'wara huwa żgħir wisq, il-kavità ma tistax tifforma oxxillazzjoni ottika, għalhekk biss barra l-kavità biex tipprovdi feedback ottiku għoli biżżejjed, sabiex il-gwadann ottiku fil-proċess ta' round-trip tal-mogħdija tad-dawl tal-laser ġewwa l-kavità huwa ogħla milli t-telf ottiku, sabiex jiffurmaw l-eċitazzjoni; sitwazzjoni oħra hija l-kavità attiva għall-eċitazzjoni indipendenti tal-lejżer, magħrufa bħala l-istruttura ta 'awto-injezzjoni, l-għażla ta' wavelength speċifiku tal-mod lonġitudinali injettat fil-laser, li jirriżulta fil-mod lonġitudinali fil-mod ta 'kompetizzjoni fil-prijorità ta' ir-reżonanza, is-saturazzjoni ta 'prijorità tintlaħaq, u tikkawża li l-profil tal-qligħ fir-reġjun attiv jonqos. Madankollu, it-tnejn huma "imsakkra" mal-frekwenza tal-ħruġ tal-kavità reżonanti billi jtawlu t-tul tal-kavità tal-lejżer u jinjettaw il-frekwenza tal-laser magħżula fil-kavità reżonanti permezz ta 'element ta' feedback narrowband, u l-idea ewlenija li tinkiseb wisa 'tal-linja idjaq hija l-istess f' iż-żewġ każijiet.
Planar Light Waveguide Chip (PLC) hija applikazzjoni importanti tat-teknoloġija ta 'integrazzjoni fotonika, li tipprovdi għażliet aktar diversifikati u flessibbli għal apparati ta' filtrazzjoni narrowband u feedback ottiku f'lejżers semikondutturi ta 'feedback tal-kavità esterna. Billi tiffabbrika strutturi ta' waveguide, gradilja jew mikro-ring fuq materjali bbażati fuq silikon b'telf ottiku baxx, bħal Silicon on Insulator (SOI), Silicon Dioxide (SiO2) jew Silicon Nitrude (Si3N4), u mbagħad igganċjaw u tintegrahom ma 'III- Ċipep tal-gwadann tas-semikondutturi V, RSOAs jew DFBs permezz ta 'transducers jew mikrolenti tal-modalità, il-PLCs jistgħu jtejbu d-densità fotonika tal-foton ġewwa l-kavità filwaqt li jqisu d-densità tal-kavità. L-igganċjar u l-integrazzjoni ma 'III-V semikondutturi gainer chip, RSOA jew DFB permezz ta' mod spot converter jew microlens jistgħu jtejbu l-ħajja tal-foton u jikkompressaw il-linewidth tal-laser filwaqt li jqisu d-densità tal-foton tal-kavità. Barra minn hekk, struttura kważi monolitika tista 'tiġi ffurmata billi jiġu ffissati t-tnejn fuq l-istess sink tas-sħana permezz ta' proċess ta 'twaħħil, li jgħin biex jitnaqqas id-daqs u l-ispiża tal-apparat.
Il-grupp tas-Sur Chang Lin fl-Università ta 'Peking irrealizza laser linewidth integrat ibridu ultra-dejqa, bil-parti attiva tkun laser DFB, il-parti ta' filtrazzjoni passiva tkun mikro-ċirku Si3N4 b'fattur ta 'kwalità ta' 2.6 × 1{{ 8}}8, u l-istruttura tal-gwida tal-mewġ tan-nitrur tas-silikon b'limitu baxx naqqset it-telf ta 'trażmissjoni ottika għal 0.1 dB/m, li fl-aħħar tirrealizza output tal-wisa' tal-linja fuq skala Hz.
