Performance and Innovations
传统的激光根据激光介质决定振荡波长,不能自由变更。但是,通过改变谐振腔结构的构造,或者改变激光介质,可以在一定范围内改变波长。可调谐激光器有多种结构,包括自由电子激光、色素激光、激光激发等。然而,半导体可调谐激光器的应用仍在不断扩大,因为这种激光介质可以以较低的成本轻易地制造出来。半导体激光器的工作原理是使电流流过半导体,使激光器振荡。发光机理类似于发光二极管(LED),是通过在p-n接合的顺方向上电流流动而产生的。当连接到电源时,p侧变为正,n侧变为负。电子从n面流向正方向。这种结构广泛应用于半导体二极管泵浦固体(DPSS)激光器、气体传感、条形码扫描仪、激光指针、光纤通信和材料加工等领域。
Santec从1988年开始世界最早商品化了用于WDM(Wavelength Division Multiplex)通信领域和Photonic Network的外部谐振型波长可调激光光源。30多年来,为满足市场需求我们不断提升产品性能、研发新产品。
Santec生产、销售的波长可调谐激光器(TSL系列),可通过光栅选择波长实现外部纵向单模振荡(图1)。该激光器由Littman-Metcalf配置(图2)构成,通过与光栅中的波长选择改变谐振器长度,可以连续(无跳模)改变单一纵向震荡的波长。主要用于光通信用器件的性能测量。
Santec的HSL系列激光器(图3)是高速扫频多模激光器,可以高速扫描波长。这是通过在波长扫描机制中使用多边形扫描仪或MEMS芯片来实现的。由于该光源以多模方式振荡,与单纵模激光器相比,它具有较宽的带宽和较短的相干长度。快速、重复的波长扫描特性使其适用于需要实时监控等广泛应用,如OCT(光学相干断层扫描)。(图4)

图5. 可调谐 VCSEL芯片外观照片
Santec独特的MEMS技术与VCSEL技术相结合,创造出具有单模和高速特性的扫频激光器(图5)。电泵VCSEL结构简单,功耗低,具有较高的生产率和可靠性。MEMS设备响应非常快,可以从较低的频率范围扫描到400khz。
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Santec使用3D CAD、光线跟踪和结构分析(CAE)软件进行光学设计和机械结构分析 (图6、7)。因此,我们不仅可以优化设计,还可以优化使用的材料和缩短研发时间(减少测试产品验证的次数),此设计更加环保。
低噪声、高速控制和±0.1℃的精确温度稳定是该激光器的关键性能。Santec独自进行搭载模拟.数字集成电路的电子回路板的设计,以及固件的开发。(图8、9)