ကျဉ်းမြောင်းသော မျဉ်းကြောင်းအကျယ် လေဆာနည်းပညာ အပိုင်းနှစ်

ကျဉ်းမြောင်းသော မျဉ်းကြောင်းအကျယ် လေဆာနည်းပညာ အပိုင်းနှစ်

(၃)အစိုင်အခဲအခြေအနေ လေဆာ

၁၉၆၀ ခုနှစ်တွင် ကမ္ဘာ့ပထမဆုံး ပတ္တမြားလေဆာသည် မြင့်မားသောအထွက်စွမ်းအင်နှင့် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော လှိုင်းအလျားလွှမ်းခြုံမှုဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာရှိသော solid-state လေဆာဖြစ်သည်။ solid-state လေဆာ၏ ထူးခြားသော နေရာဖွဲ့စည်းပုံသည် ကျဉ်းမြောင်းသော linewidth output ဒီဇိုင်းတွင် ပိုမိုပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိစေသည်။ လက်ရှိတွင် အကောင်အထည်ဖော်ထားသော အဓိကနည်းလမ်းများမှာ short cavity နည်းလမ်း၊ one-way ring cavity နည်းလမ်း၊ intracavity standard နည်းလမ်း၊ torsion pendulum mode cavity နည်းလမ်း၊ volume Bragg grating နည်းလမ်းနှင့် seed injection နည်းလမ်းတို့ဖြစ်သည်။

ပုံ ၇ တွင် ပုံမှန် single-longitudinal mode solid-state laser အများအပြား၏ ဖွဲ့စည်းပုံကို ပြသထားသည်။

ပုံ ၇(က) သည် in-cavity FP စံနှုန်းအပေါ်အခြေခံ၍ single longitudinal mode ရွေးချယ်ခြင်း၏ အလုပ်လုပ်ပုံနိယာမကို ပြသထားသည်။ ဆိုလိုသည်မှာ စံ၏ ကျဉ်းမြောင်းသော linewidth transmission spectrum ကို အခြား longitudinal mode များ၏ ဆုံးရှုံးမှုကို တိုးမြှင့်ရန် အသုံးပြုသောကြောင့် အခြား longitudinal mode များကို ၎င်းတို့၏ transmittance နည်းပါးမှုကြောင့် mode competition လုပ်ငန်းစဉ်တွင် filter လုပ်ကာ single longitudinal mode operation ကို ရရှိစေပါသည်။ ထို့အပြင်၊ FP စံနှုန်း၏ Angle နှင့် အပူချိန်ကို ထိန်းချုပ်ခြင်းနှင့် longitudinal mode interval ကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် wavelength tuning output ၏ အတိုင်းအတာတစ်ခုကို ရရှိနိုင်ပါသည်။ ပုံ ၇(ခ) နှင့် (ဂ) သည် single longitudinal mode output ရရှိရန် အသုံးပြုသည့် non-planar ring oscillator (NPRO) နှင့် torsional pendulum mode cavity နည်းလမ်းကို ပြသထားသည်။ အလုပ်လုပ်ပုံနိယာမမှာ resonator တွင် beam ကို single direction ဖြင့် ပျံ့နှံ့စေပြီး၊ ordinary standing wave cavity ရှိ reversed particles အရေအတွက်၏ မညီမညာ spatial distribution ကို ထိရောက်စွာ ဖယ်ရှားပေးပြီး spatial hole burning effect ၏ လွှမ်းမိုးမှုကို ရှောင်ရှားကာ single longitudinal mode output ရရှိရန်ဖြစ်သည်။ bulk Bragg grating (VBG) mode ရွေးချယ်မှု၏ အခြေခံမူသည် အစောပိုင်းတွင် ဖော်ပြခဲ့သော semiconductor နှင့် fiber narrow line-width laser များနှင့် ဆင်တူသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ VBG ကို filter element အဖြစ်အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ၎င်း၏ကောင်းမွန်သော spectral selectivity နှင့် Angle selectivity ပေါ်အခြေခံ၍ oscillator သည် သတ်မှတ်ထားသော wavelength သို့မဟုတ် band တွင် oscillates လုပ်ကာ Figure 7(d) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း longitudinal mode ရွေးချယ်မှု၏ အခန်းကဏ္ဍကို ရရှိစေပါသည်။
တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ longitudinal mode selection တိကျမှုကို မြှင့်တင်ရန်၊ linewidth ကို ပိုမိုကျဉ်းမြောင်းစေရန် သို့မဟုတ် nonlinear frequency transformation နှင့် အခြားနည်းလမ်းများကို မိတ်ဆက်ပေးခြင်းဖြင့် mode competition intensity ကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် ကျဉ်းမြောင်းသော linewidth တွင် လည်ပတ်နေစဉ် laser ၏ output wavelength ကို ချဲ့ထွင်ရန်အတွက် လိုအပ်ချက်များအလိုက် longitudinal mode selection နည်းလမ်းများစွာကို ပေါင်းစပ်နိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် လုပ်ဆောင်ရန်ခက်ခဲပါသည်။တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း လေဆာနှင့်ဖိုက်ဘာလေဆာများ.

(၄) ဘရိုင်လိုအင် လေဆာ

Brillouin လေဆာသည် ဆူညံသံနည်းပါးပြီး ကျဉ်းမြောင်းသော လိုင်းအကျယ်အထွက်နည်းပညာရရှိရန် လှုံ့ဆော်ပေးသော Brillouin ပြန့်ကျဲမှု (SBS) အာနိသင်ကို အခြေခံထားပြီး ၎င်း၏မူမှာ ဖိုတွန်နှင့် အတွင်းပိုင်းအသံစက်ကွင်း အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုမှတစ်ဆင့် Stokes ဖိုတွန်များ၏ ကြိမ်နှုန်းပြောင်းလဲမှုကို ထုတ်လုပ်ပေးပြီး gain bandwidth အတွင်း အဆက်မပြတ် ချဲ့ထွင်ပေးသည်။

ပုံ ၈ တွင် SBS ပြောင်းလဲခြင်း၏ level diagram နှင့် Brillouin laser ၏ အခြေခံဖွဲ့စည်းပုံကို ပြသထားသည်။

အသံစက်ကွင်း၏ တုန်ခါမှုကြိမ်နှုန်းနည်းပါးမှုကြောင့် ပစ္စည်း၏ Brillouin ကြိမ်နှုန်းပြောင်းလဲမှုသည် ပုံမှန်အားဖြင့် 0.1-2 cm-1 သာရှိသောကြောင့် 1064 nm လေဆာကို ပန့်အလင်းအဖြစ်အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ထုတ်လုပ်ထားသော Stokes wavelength သည် မကြာခဏ 1064.01 nm ခန့်သာရှိသော်လည်း ၎င်းသည် ၎င်း၏ quantum conversion efficiency သည် အလွန်မြင့်မားသည် (သီအိုရီအရ 99.99% အထိ)။ ထို့အပြင်၊ အလယ်အလတ်၏ Brillouin gain linewidth သည် ပုံမှန်အားဖြင့် MHZ-ghz အစီအစဉ်သာရှိသောကြောင့် (အချို့သော solid media ၏ Brillouin gain linewidth သည် 10 MHz ခန့်သာရှိသည်)၊ ၎င်းသည် 100 GHz အစီအစဉ်ရှိ laser working substance ၏ gain linewidth ထက် များစွာနည်းသောကြောင့်၊ Brillouin laser တွင် လှုံ့ဆော်ထားသော Stokes သည် cavity တွင် multiple amplification ပြီးနောက် spectrum ကျဉ်းမြောင်းခြင်းဖြစ်စဉ်ကို ထင်ရှားစွာပြသနိုင်ပြီး ၎င်း၏ output line width သည် pump line width ထက် အဆပေါင်းများစွာ ကျဉ်းမြောင်းသည်။ လက်ရှိတွင် Brillouin လေဆာသည် ဖိုတွန်နစ်နယ်ပယ်တွင် သုတေသနအချက်အချာနေရာတစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့ပြီး အလွန်ကျဉ်းမြောင်းသော လိုင်းအကျယ်အထွက်၏ Hz နှင့် sub-Hz အစီအစဉ်နှင့်ပတ်သက်သည့် အစီရင်ခံစာများစွာ ရှိခဲ့သည်။

မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း waveguide structure ရှိသော Brillouin devices များသည် နယ်ပယ်တွင် ပေါ်ပေါက်လာခဲ့သည်။မိုက်ခရိုဝေ့ဖ် ဖိုတွန်နစ်သေးငယ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ မြင့်မားသောပေါင်းစပ်မှုနှင့် မြင့်မားသော resolution ဆီသို့ လျင်မြန်စွာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လျက်ရှိသည်။ ထို့အပြင်၊ စိန်ကဲ့သို့သော ပုံဆောင်ခဲပစ္စည်းများအသစ်များကို အခြေခံထားသည့် အာကာသတွင်လည်ပတ်နေသော Brillouin laser သည် လွန်ခဲ့သောနှစ်နှစ်အတွင်း လူများ၏အမြင်ထဲသို့ ဝင်ရောက်လာခဲ့ပြီး waveguide ဖွဲ့စည်းပုံ၏စွမ်းအားနှင့် cascade SBS bottleneck တွင် ၎င်း၏ဆန်းသစ်သောတိုးတက်မှု၊ Brillouin laser ၏ 10 W magnitude အထိ စွမ်းအားသည် ၎င်း၏အသုံးချမှုကို တိုးချဲ့ရန် အုတ်မြစ်ချပေးခဲ့သည်။
အထွေထွေလမ်းဆုံ
ခေတ်မီနည်းပညာဆိုင်ရာ အသိပညာများကို စဉ်ဆက်မပြတ် စူးစမ်းလေ့လာခြင်းနှင့်အတူ၊ ကျဉ်းမြောင်းသော မျဉ်းကြောင်းအကျယ်ရှိသော လေဆာများသည် ၎င်းတို့၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်ဖြင့် သိပ္ပံနည်းကျ သုတေသနတွင် မရှိမဖြစ် ကိရိယာတစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့ပြီး၊ ဥပမာအားဖြင့် single-frequency ကျဉ်းမြောင်းသော မျဉ်းကြောင်းအကျယ်ကို အသုံးပြုသည့် ဆွဲငင်အားလှိုင်း ထောက်လှမ်းခြင်းအတွက် လေဆာ interferometer LIGO ကဲ့သို့ပင် ဖြစ်သည်။လေဆာ1064 nm လှိုင်းအလျားကို အစေ့ရင်းမြစ်အဖြစ် အသုံးပြုထားပြီး အစေ့အလင်း၏ လိုင်းအကျယ်မှာ 5 kHz အတွင်းတွင် ရှိသည်။ ထို့အပြင်၊ လှိုင်းအလျားချိန်ညှိနိုင်သော နှင့် မုဒ်ခုန်ခြင်းမပါသော ကျဉ်းမြောင်းသော အကျယ်လေဆာများသည် အထူးသဖြင့် ဆက်စပ်ဆက်သွယ်ရေးများတွင် အသုံးချမှုအလားအလာကောင်းများကိုလည်း ပြသထားပြီး၊ လှိုင်းအလျား (သို့မဟုတ် ကြိမ်နှုန်း) ချိန်ညှိနိုင်မှုအတွက် လှိုင်းအလျားခွဲဝေမှု မျိုးစုံပေါင်းစပ်မှု (WDM) သို့မဟုတ် ကြိမ်နှုန်းခွဲဝေမှု မျိုးစုံပေါင်းစပ်မှု (FDM) ၏ လိုအပ်ချက်များကို အပြည့်အဝဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်ပြီး နောက်မျိုးဆက် မိုဘိုင်းဆက်သွယ်ရေးနည်းပညာ၏ အဓိကကိရိယာဖြစ်လာရန် မျှော်လင့်ရသည်။
အနာဂတ်တွင် လေဆာပစ္စည်းများနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်နည်းပညာ၏ ဆန်းသစ်တီထွင်မှုသည် လေဆာလိုင်းအကျယ်ကို ချုံ့ခြင်း၊ ကြိမ်နှုန်းတည်ငြိမ်မှု တိုးတက်ကောင်းမွန်လာခြင်း၊ လှိုင်းအလျားအကွာအဝေး ချဲ့ထွင်ခြင်းနှင့် ပါဝါ တိုးတက်ကောင်းမွန်လာခြင်းတို့ကို ပိုမိုမြှင့်တင်ပေးမည်ဖြစ်ပြီး မသိသောကမ္ဘာကို လူသားများ စူးစမ်းလေ့လာရန် လမ်းခင်းပေးမည်ဖြစ်သည်။