ટ્યુનેબલ સેમિકન્ડક્ટર લેસર (ટ્યુનેબલ લેસર) ના ટ્યુનિંગ સિદ્ધાંત

ના ટ્યુનિંગ સિદ્ધાંતટ્યુનેબલ સેમિકન્ડક્ટર લેસર(ટ્યુનેબલ લેસર)

ટ્યુનેબલ સેમિકન્ડક્ટર લેસર એ એક પ્રકારનું લેસર છે જે ચોક્કસ શ્રેણીમાં લેસર આઉટપુટની તરંગલંબાઇને સતત બદલી શકે છે. ટ્યુનેબલ સેમિકન્ડક્ટર લેસર થર્મલ ટ્યુનિંગ, ઇલેક્ટ્રીકલ ટ્યુનિંગ અને યાંત્રિક ટ્યુનિંગ અપનાવે છે જેથી પોલાણની લંબાઈ, ગ્રેટિંગ રિફ્લેક્શન સ્પેક્ટ્રમ, તબક્કો અને અન્ય ચલો તરંગલંબાઈની ટ્યુનિંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય. આ પ્રકારના લેસરમાં ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન, સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, સેન્સિંગ, મેડિકલ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વિશાળ શ્રેણીના કાર્યક્રમો છે. આકૃતિ 1 a ની મૂળભૂત રચના દર્શાવે છેટ્યુનેબલ લેસર, લાઇટ ગેઇન યુનિટ, આગળ અને પાછળના અરીસાઓથી બનેલું FP કેવિટી અને ઓપ્ટિકલ મોડ સિલેક્શન ફિલ્ટર યુનિટ સહિત. અંતે, પ્રતિબિંબ પોલાણની લંબાઈને સમાયોજિત કરીને, ઓપ્ટિકલ મોડ ફિલ્ટર તરંગલંબાઇ પસંદગી આઉટપુટ સુધી પહોંચી શકે છે.

FIG.1

ટ્યુનિંગ પદ્ધતિ અને તેની વ્યુત્પત્તિ

ટ્યુનેબલનો ટ્યુનિંગ સિદ્ધાંતસેમિકન્ડક્ટર લેસરોઆઉટપુટ લેસર તરંગલંબાઇમાં સતત અથવા સ્વતંત્ર ફેરફારો પ્રાપ્ત કરવા માટે લેસર રેઝોનેટરના ભૌતિક પરિમાણોને બદલવા પર મુખ્યત્વે આધાર રાખે છે. આ પરિમાણોમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, પોલાણની લંબાઈ અને મોડ પસંદગીનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ તે તેના સુધી મર્યાદિત નથી. નીચેની વિગતો ઘણી સામાન્ય ટ્યુનિંગ પદ્ધતિઓ અને તેમના સિદ્ધાંતો:

1. વાહક ઈન્જેક્શન ટ્યુનિંગ

વાહક ઇન્જેક્શન ટ્યુનિંગ એ સેમિકન્ડક્ટર લેસરના સક્રિય પ્રદેશમાં ઇન્જેક્ટ કરાયેલ વર્તમાનને બદલીને સામગ્રીના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને બદલવાનો છે, જેથી તરંગલંબાઇની ટ્યુનિંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય. જ્યારે વર્તમાન વધે છે, ત્યારે સક્રિય પ્રદેશમાં વાહકની સાંદ્રતા વધે છે, પરિણામે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં ફેરફાર થાય છે, જે બદલામાં લેસર તરંગલંબાઇને અસર કરે છે.

2. થર્મલ ટ્યુનિંગ થર્મલ ટ્યુનિંગ એ લેસરના ઓપરેટિંગ તાપમાનને બદલીને સામગ્રીના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને પોલાણની લંબાઈને બદલવાનો છે, જેથી તરંગલંબાઇની ટ્યુનિંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય. તાપમાનમાં ફેરફાર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને સામગ્રીના ભૌતિક કદને અસર કરે છે.

3. મિકેનિકલ ટ્યુનિંગ યાંત્રિક ટ્યુનિંગ એ લેસરના બાહ્ય ઓપ્ટિકલ તત્વોની સ્થિતિ અથવા કોણ બદલીને તરંગલંબાઇનું ટ્યુનિંગ પ્રાપ્ત કરવાનું છે. સામાન્ય યાંત્રિક ટ્યુનિંગ પદ્ધતિઓમાં વિવર્તન જાળીના કોણને બદલવા અને અરીસાની સ્થિતિને ખસેડવાનો સમાવેશ થાય છે.

4 ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ટ્યુનિંગ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ટ્યુનિંગ સામગ્રીના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને બદલવા માટે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી પર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાગુ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે, ત્યાં તરંગલંબાઇ ટ્યુનિંગ પ્રાપ્ત થાય છે. આ પદ્ધતિનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છેઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર્સ (EOM) અને ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલી ટ્યુન લેસરો.

સારાંશમાં, ટ્યુનેબલ સેમિકન્ડક્ટર લેસરનો ટ્યુનિંગ સિદ્ધાંત મુખ્યત્વે રેઝોનેટરના ભૌતિક પરિમાણોને બદલીને વેવલેન્થ ટ્યુનિંગને સાકાર કરે છે. આ પરિમાણોમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, પોલાણની લંબાઈ અને મોડ પસંદગીનો સમાવેશ થાય છે. ચોક્કસ ટ્યુનિંગ પદ્ધતિઓમાં વાહક ઇન્જેક્શન ટ્યુનિંગ, થર્મલ ટ્યુનિંગ, મિકેનિકલ ટ્યુનિંગ અને ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ટ્યુનિંગનો સમાવેશ થાય છે. દરેક પદ્ધતિની પોતાની વિશિષ્ટ ભૌતિક પદ્ધતિ અને ગાણિતિક વ્યુત્પત્તિ હોય છે, અને યોગ્ય ટ્યુનિંગ પદ્ધતિની પસંદગીને ચોક્કસ એપ્લિકેશન જરૂરિયાતો, જેમ કે ટ્યુનિંગ શ્રેણી, ટ્યુનિંગ ઝડપ, રીઝોલ્યુશન અને સ્થિરતા અનુસાર ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે.