Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

silicium.dk

Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

56 Lasere

6.3.4 Den pulsede Nd:YAG-laser

I tabel 6.2 er angivet typiske repetitionsrater og pulslængder ved forskellige pulsmetoder

for Nd:YAG-lasere. COTS 2 Nd:YAG-lasere er altid enten Q-switched

eller mode-locked ([35], s. 232). Som det ses, er mode locked lasere i stand til at

Excitation Modulation Typisk repetitionsrate Typisk pulslængde

CW Ingen Kontinuert Kontinuert

CW Q-switching 10 Hz−50 kHz 50−700 ns

CW Cavity dumping 0,2−2 MHz 10−15 ns

CW Mode locking 200−500 MHz 30−200 ps

Tabel 6.2: Forskellige modes af Nd:YAG-laseren ([23], s. 232)

levere væsentligt højere repetitionsrater og væsentligt kortere pulslængder end

Q-switching og cavity dumping.

Pulsede Nd:YAG-lasere i dag

Diodepumpede Nd:YAG-lasere er i dag i stand til at levere op til 100 W CW.

Effektiviteten af dioderne ligger i omegnen af 50%, og laserkrystallen omtrent

det samme, men det er næppe i dag urealistisk med et samlet, diodepumpet

Nd:YAG-lasersystem med en samlet effektivitet omkring 50%. Det vil sige et

strømforbrug på 20 W, hvis den gennemsnitlige optiske udgangseffekt er 10 W.

De sidste 10 W afsættes som varme i systemet, og dioder til pumpning af lasere

fås i dag med indbygget vandkøling. Selve laserkrystallen (Nd:YAG) såvel som

den eventuelle frekvensdoblingskrystal (KDP) skal også køles, da især ydelsen

af KDP-krystallerne er temperaturafhængig. 3

6.4 Frekvensdobling

Ved hjælp af specielle krystaller er det muligt at ændre frekvensen af de fotoner,

laseren udsender. F.eks. anvendes de såkaldte KDP-krystaller (kaliumdifosfat,

KH2PO4) ofte til frekvensdobling af en Nd:YAG-laser.

Nd:YAG-laserens primære laserbølgelængde er 1064 nm, som ligger i det

infrarøde område. Ved at sende laserstrålen igennem en KDP-krystal, får man

fotonerne til at kombinere to og to, således at to fotoner ved 1064 nm kombinerer

til én foton ved 532 nm (synligt, grønt lys). Den frekvensdoblede Nd:YAG-laser

er særlig interessant i forbindelse med optisk kommunikation i rummet, da en

Gauss-stråle ved 532 nm kun har den halve divergensvinkel af 1064 nm-strålen.

Derudover er Avalanche-fotodioder særligt følsomme ved 532 nm ([23], s. 234).

KDP-krystaller kan i dag fremstilles med en effektivitet på næsten 100%. 4

Når en laser er frekvensdoblet, markeres det ofte med et “FD”.

2 “Commercial Off-The Shelf”

3 Kilde: Torben Skettrup, Optikgruppen, Institut for Fysik, DTU.

4 Kilde: Torben Skettrup, Optikgruppen, Institut for Fysik, DTU.

More magazines by this user
Similar magazines