Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

6.2 Typer af lasere 53
faststoflasere Nd3+ :YAG λ = 1064 nm
Cr3+ :Al2O3 (rubin) λ = 694 nm
Er3+ -doteret Si-fiber λ = 1550 nm
Ti3+ :Al2O3 (Ti:safir) 660 < λ < 1180 nm
gaslasere HeNe λ = 633 nm
CO2
λ = 10,6 µm
Ar + λ = 515 nm
halvlederlasere AlGaAs
InGaAs
GaN3
VCSELs
flydende lasere farvestoflasere “tunable”
6.2.1 Faststoflasere
Tabel 6.1: Forskellige typer af lasere ([35], s. 480)
En af de tidligste lasertyper var rubinlaseren, som i al sin enkelthed består af
en stang rubin, der pumpes optisk vha. en blitzlampe. Rubin er safir (Al2O3),
hvor krom-ioner (Cr 3+ ) erstatter en lille del af aluminiumionerne. Rubinlaserens
karakteristiske røde farve stammer fra en laserovergang ved 694,3 nm, men
rubinlaseren kan også lase omkring 550 nm og 400 nm. Rubinlaseren er en treniveau-laser.
Senere udvikledes mere komplicerede lasermaterialer, og et meget udbredt
af disse er Nd 3+ :YAG (NdxY3−xAl5O12 – fra “Neodymium:Yttrium-Aluminium
Garnet”). Nd:YAG er en fire-niveau-laser, og har derfor et væsentligt højere gain
end rubinlaseren. Den primære laserovergang i Nd:YAG er ved 1064 nm.
Faststoflasere er relativt enkle at opbygge; en krystal af lasermediet anbringes
i en resonator, og pumpes, f.eks. vha. en diodelaser. Dette gør faststoflasere
temmelig robuste, men gør også, at de typisk fylder væsentligt mere end en
halvlederlaser.
6.2.2 Halvlederlasere
Princippet i halvlederlasere er noget mere kompliceret i forhold til faststoflasere,
da energiniveauerne ikke er veldefinerede. Selvom en halvlederlaser kan beskrives
som et fire-niveau-system, hvor de to øverste niveauer ligger i ledningsbåndet
og de to nederste i valensbåndet, foregår lasingen mellem meget tætliggende
energiniveauer, og ikke mellem veldefinerede, diskrete energiniveauer. Dette gør
også, at halvlederlaserne ikke er nær så monokromatiske som faststoflaserne.
Dog er der de senere år dukket monokromatiske halvlederlasere op, som samtidig
besidder veldefinerede transversale modes. ([23], s. 38.)
Halvlederlasere har den fordel, at de kan pumpes elektrisk. Den strøm, der
skal løbe gennem laserdioden, for at lasing kan foregå, kaldes for tærskelstrømmen.
Almindelige laserdioder i dag har typisk tærskelstrømme i omegnen af 25
mA.