Μελέτη Φίλτρων Bragg Grating Και Η Επίδραση Των Χαρακτηριστικών Τους Σε Laser Εξωτερικής Κοιλότητας

Abstract

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να παρουσιάσει στον αναγνώστη τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά των φίλτρων Bragg gratings και τον τρόπο που αυτά επηρεάζουν τη λειτουργία και τα χαρακτηριστικά των lasers εξωτερικής κοιλότητας. Πιο συγκεκριμένα, η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στις επιδράσεις που ασκούν τα φράγματα Bragg όταν παίζουν το ρόλο του καθρέπτη στην κοιλότητα ενός laser.Το πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται γενικά στα lasers και περιέχει μία σύντομη εισαγωγή της οποίας έπεται μία ιστορική αναδρομή.Το δεύτερο κεφάλαιο αναλύει τα χαρακτηριστικά της λειτουργίας ενός laser εξωτερικής κοιλότητας. Αρχικά, παρουσιάζεται ο μηχανισμός ενίσχυσης του laser. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται διεξοδικά η διαδικασία της άντλησης και της αναστροφής πληθυσμών. Ένα μεγάλο μέρος του κεφαλαίου αφιερώνεται στους καθρέπτες του laser. Στο συγκεκριμένο κομμάτι παρουσιάζεται λεπτομερώς η απλή διηλεκτρική επιφάνεια και τα χαρακτηριστικά της, οι διηλεκτρικοί καθρέπτες πολλαπλών επιπέδων και οι βασικές ιδιότητες τους και ο τρόπος ορισμού των επιπέδων αναφοράς των καθρεπτών. Το σημαντικότερο τμήμα του δεύτερου κεφαλαίου είναι αυτό που αναφέρεται στις κοιλότητες του laser. Αρχικά, παρουσιάζονται διεξοδικά οι σταθερές κοιλότητες ενός laser και στη συνέχεια παρουσιάζονται οι ασταθείς κοιλότητες ενός laser. Ιδιαίτερη αναφορά πραγματοποιείται στο εύρος ζώνης, τη διακριτική ικανότητα και τη λεπτότητα του laser. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με αναλυτική παρουσίαση του τρόπου συντονισμού της οπτικής κοιλότητας.Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται στα φράγματα Bragg. Αρχικά, παρουσιάζεται ο τρόπος μοντελοποίησης της λειτουργίας ενός φράγματος Bragg. Κατόπιν παρουσιάζεται διεξοδικά ο τρόπος σύνθεσης ενός φράγματος Bragg, χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο Layer Peeling. Το μεγαλύτερο μέρος του κεφαλαίου αναλώνεται στην παρουσίαση των τεχνικών με βάση τις οποίες κατασκευάζονται τα φράγματα Bragg. Αρχικά, παρουσιάζεται αναλυτικά η διαδικασία κατασκευής ενός φράγματος Bragg πολυμερούς κυματοδηγού με χρήση μαλακής φωτολιθογραφίας. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται διεξοδικά η τεχνική κατασκευής που βασίζεται στη χρήση μάσκας φάσης. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την παρουσίαση διαφόρων τεχνικών κατασκευής συνεχούς φράγματος.Το τέταρτο κεφάλαιο είναι το πιο σημαντικό τμήμα της παρούσας μελέτης. Αρχικά, παρουσιάζεται με κάθε λεπτομέρεια η μοντελοποίηση, ο τρόπος λειτουργίας, οι βασικές παράμετροι και τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά ενός φράγματος Bragg που παίζει το ρόλο του καθρέπτη. Κατόπιν, παρουσιάζονται οι διάφοροι τύποι καθρεπτών Bragg. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την πραγματοποίηση μίας προσομοίωσης που μελετά την επίδραση ενός Bragg grating φίλτρου στη λειτουργία ενός laser εξωτερικής κοιλότητας. Το κομμάτι αυτό είναι το σημαντικότερο της παρούσας εργασίας και πραγματοποιείται κάνοντας χρήση ενός προγράμματος προσομοίωσης.Το πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο της μελέτης περιέχει τα συμπεράσματα που προέκυψαν καθώς και μερικές προτάσεις για μελλοντική έρευνα.