波長可変レーザーの開発と市場状況 その2

波長可変レーザーの開発と市場状況（後編）

の動作原理波長可変レーザー

レーザーの波長調整を実現する原理は大きく分けて 3 つあります。ほとんど波長可変レーザー幅の広い蛍光線を持つ作動物質を使用してください。レーザーを構成する共振器は、非常に狭い波長範囲でのみ損失が非常に低くなります。したがって、最初の方法は、共振器の低損失領域に対応する波長をいくつかの要素（グレーティングなど）によって変更することによって、レーザーの波長を変更することです。2 つ目は、いくつかの外部パラメータ (磁場、温度など) を変更して、レーザー遷移のエネルギー レベルをシフトすることです。3 つ目は、非線形効果を使用して波長変換と調整を実現することです (非線形光学、誘導ラマン散乱、光周波数 2 倍化、光パラメトリック発振を参照)。第１の同調モードに属する代表的なレーザとしては、色素レーザ、クリソベリルレーザ、カラーセンターレーザ、同調高圧ガスレーザ、同調エキシマレーザなどがある。

波長可変レーザーを実現技術の観点から見ると、電流制御技術、温度制御技術、機械制御技術に大きく分けられます。
このうち電子制御技術は、SG-DBR（サンプリンググレーティングDBR）を中心とした電子制御技術をベースに、注入電流を変化させることで波長可変を実現するもので、NSレベルの波長可変速度、広い波長帯域幅でありながら小さな出力電力を実現しています。 GCSR レーザー (補助回折格子方向性結合後方サンプリング反射) 。温度制御技術は、レーザー活性領域の屈折率を変化させることにより、レーザーの出力波長を変化させます。この技術はシンプルですが時間がかかり、わずか数 nm の狭い帯域幅で調整できます。温度制御技術をベースにした主なものとしては、DFBレーザー(分布帰還) および DBR レーザー (分布ブラッグ反射)。機械制御は主に MEMS (微小電気機械システム) 技術に基づいており、波長の選択を完了し、大きな調整可能な帯域幅、高出力を実現します。機械制御技術に基づく主な構造は、DFB（分布帰還型）、ECL（外部共振器型レーザー）、VCSEL（垂直共振器型面発光レーザー）です。以下、このような観点から波長可変レーザの原理を説明する。

光通信アプリケーション

波長可変レーザーは、新世代の高密度波長分割多重システムおよび全光ネットワークにおける光子交換における重要な光電子デバイスです。その応用により、光ファイバー伝送システムの容量、柔軟性、拡張性が大幅に向上し、広い波長範囲での連続または準連続チューニングが実現しました。
世界中の企業や研究機関が波長可変レーザーの研究開発を積極的に推進しており、この分野では常に新たな進歩が見られます。波長可変レーザーの性能は常に向上しており、コストは常に削減されています。現在、波長可変レーザーは主に半導体波長可変レーザーと波長可変ファイバーレーザーの 2 つのカテゴリに分類されます。
半導体レーザー光通信システムにおける重要な光源であり、小型、軽量、高い変換効率、省電力などの特徴があり、他のデバイスとのシングルチップ光電子集積化を容易に達成できます。波長可変分布フィードバックレーザー、分布ブラッグミラーレーザー、マイクロモーターシステム垂直共振器面発光レーザー、外部共振器半導体レーザーに分けることができます。
利得媒体としての同調可能ファイバーレーザーの開発と、ポンプ光源としての半導体レーザーダイオードの開発により、ファイバーレーザーの開発が大きく促進されました。波長可変レーザーは、ドープされたファイバーの 80nm 利得帯域幅に基づいており、フィルター要素がループに追加されてレーザー波長を制御し、波長調整を実現します。
世界では波長可変半導体レーザーの開発が盛んに行われており、その進歩も非常に早いです。波長可変レーザーはコストと性能の点で固定波長レーザーに徐々に近づいており、通信システムでの使用が必然的に増え、将来の全光ネットワークで重要な役割を果たすことになります。

開発の見通し
チューナブルレーザには、一般に各種の単波長レーザをベースにさらに波長可変機構を導入したものが多く開発されており、一部の商品は国際的に市場に供給されている。連続光チューナブルレーザの開発以外にも、VCSELと電気吸収変調器を1チップ化したチューナブルレーザや、サンプルグレーティングブラッグ反射器と一体化したレーザなど、他の機能を集積したチューナブルレーザも報告されている。半導体光増幅器および電気吸収変調器。
波長可変レーザーは広く使用されているため、さまざまな構造の可変レーザーをさまざまなシステムに適用できますが、それぞれに長所と短所があります。外部共振器半導体レーザーは、高出力で連続的に波長が可変であるため、精密検査機器の広帯域可変光源として使用できます。光子の統合と将来の全光ネットワークへの対応の観点から、サンプル格子 DBR、超構造格子 DBR、および変調器と増幅器と統合された波長可変レーザーは、Z 用の波長可変光源として有望である可能性があります。
外部共振器を備えたファイバグレーティング波長可変レーザも、構造が単純で線幅が狭く、ファイバ結合が容易であるため、有望な光源の一種です。EA 変調器を共振器内に統合できれば、高速調整可能な光ソリトン源としても使用できます。さらに、ファイバーレーザーをベースとした波長可変ファイバーレーザーも近年大幅な進歩を遂げています。光通信光源における波長可変レーザーの性能はさらに向上し、市場シェアは徐々に拡大し、非常に明るい応用の見通しが得られると予想されます。