نظریاتی طور پر، تنگ لائن وڈتھ لیزر ایک سنگل فریکوئنسی ہے، یعنی سنگل ٹرانسورس موڈ، سنگل طول بلد موڈ، فریکوئنسی ڈومین میں واحد اسپیکٹرل لیزر آؤٹ پٹ سے مطابقت رکھتا ہے جو صرف مربوط محرک تابکاری، انٹرا کیوٹی کیریئر کے عروج و زوال، آپٹیکل فیز اور فوٹون کے ذریعے پیدا ہوتا ہے۔ کثافت ایک مستحکم حالت میں ہے، جس میں کم نسبتاً شدت والا شور اور کم فریکوئنسی شور وغیرہ ہے، اور اسی وقت، جوش کی طول موج میں سائیڈ موڈ دبانے کا تناسب بہت زیادہ ہے۔
تاہم، عملی طور پر، بے ساختہ تابکاری کی وجہ سے جسے فعال خطے میں ختم نہیں کیا جا سکتا، پرجوش تابکاری موڈ کے اندر مرحلے اور شدت کی خرابی کے اثرات متعارف کرائے جاتے ہیں، جس سے لیزر آؤٹ پٹ سگنل فریکوئنسی ہمیشہ گاوسی سفید شور بنتی ہے، جو ایک اندرونی لورینٹزیئن کی طرف جاتا ہے۔ سنگل لیزر فریکوئنسی سپیکٹرم کی لائن قسم کی وسعت، اور سپیکٹرم پر لفافے کی ایک مخصوص چوڑائی، اور اس کوانٹم شور کا اتار چڑھاؤ لیزر لائن وڈتھ کی نچلی حد کا تعین کرتا ہے۔ یہ چھوٹا اتار چڑھاو آسانی سے بیرونی ماحول میں مکینیکل/صوتی تبدیلیوں یا تھرمل تبدیلیوں کی وجہ سے ہونے والے بڑے اتار چڑھاو سے نقاب پوش ہو جاتا ہے، جس کے نتیجے میں لیزر لائن وڈتھ کی مسلسل توسیع ہوتی ہے، اور یہ کلاسیکی شور کے اثرات لیزر لائن وڈتھ کی بالائی حد کا تعین کرتے ہیں۔ لائن وڈتھ فریکوئنسی ڈومین کے نقطہ نظر سے فریکوئنسی یا فیز شور کی وضاحت کرتی ہے، اور ایک تنگ لائن وڈتھ کا مطلب ہے کم لیزر فریکوئنسی یا فیز شور۔
لائن وڈتھ مثبت طور پر لیزر کے بے ساختہ ریڈی ایشن گتانک اور لائن وڈتھ پھیلانے والے عنصر کے ساتھ منسلک ہے۔ اور لیزر کی گونجنے والی گہا کی لمبائی اور آؤٹ پٹ پاور کے ساتھ منفی طور پر منسلک ہے۔ لیزر کی گہا کی لمبائی جتنی لمبی ہوگی، انٹرا کیویٹی کا نقصان اتنا ہی کم ہوگا، آخر کی عکاسی اتنی ہی زیادہ ہوگی، فوٹوون کی زندگی اتنی ہی لمبی ہوگی۔ آؤٹ پٹ پاور جتنی زیادہ ہوگی، بے ساختہ تابکاری کا تناسب اتنا ہی کم ہوگا۔ لہذا، گہا کی لمبائی اور طاقت میں اضافہ واحد طول بلد موڈ لیزر لائن کی چوڑائی کو سکیڑنے کا ایک مؤثر طریقہ ہے۔
تنگ لائن وڈتھ لیزر آؤٹ پٹ کی بنیادی بنیاد واحد طول بلد موڈ آؤٹ پٹ حاصل کرنا ہے، تنگ لائن وڈتھ سیمی کنڈکٹر لیزرز عام طور پر گونجنے والے گہا فریکوئنسی سلیکشن ڈھانچے میں یا گہا کے باہر موڈ سلیکشن ڈیوائس کے ساتھ مل کر ایک مخصوص فریکوئنسی پر آپٹیکل فیڈ بیک فراہم کرتے ہیں۔ جب فریکوئنسی سلیکشن ڈیوائس کی پاس بینڈ کی چوڑائی طول بلد موڈ کے وقفے سے 2 گنا سے کم ہوتی ہے، تو آپ مختلف طول بلد طریقوں کے فائدہ اور نقصان کو مؤثر طریقے سے کنٹرول کر سکتے ہیں، اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ لیزر بینڈوڈتھ کو صرف ایک طول بلد کے مؤثر فائدہ کے اندر حاصل کر سکے۔ موڈ لیزر کی موثر گین بینڈوتھ کے اندر صرف ایک طول بلد موڈ کے لیے جوش حاصل کیا جاتا ہے۔
فعال گہا کے اندر اور باہر تقسیم کردہ مختلف فریکوئنسی سلیکشن ڈھانچے کے مطابق، تنگ لائن وڈتھ سیمی کنڈکٹر لیزرز کو عام طور پر اندرونی گہا فیڈ بیک کی قسم اور بیرونی کیویٹی فیڈ بیک ٹائپ لیزرز میں درجہ بندی کیا جاتا ہے۔
اندرونی-کیوٹی فیڈ بیک تنگ-لائن وِڈتھ سیمی کنڈکٹر لیزرز عام طور پر فعال گہا کے اندر بریگ گریٹنگز یا خصوصی ویو گائیڈ ڈھانچے کو مربوط کرتے ہیں، جیسے ڈسٹری بیوٹڈ فیڈ بیک (DFB) سیمی کنڈکٹر لیزرز، ڈسٹری بیوٹڈ بریگ ریفل ایکٹر (DBR) سیمی کنڈکٹر لیزرز، اور کپلڈڈکٹ کیوٹی سیمی کنڈکٹر لیزرز۔ ڈی ایف بی، ڈی بی آر، اور کپلڈ کیویٹی سیمی کنڈکٹر لیزرز۔ طویل فعال گہاوں میں ویو گائیڈ پرت کی ڈوپنگ آپٹیکل نقصان میں ڈرامائی اضافہ کا باعث بنتی ہے، جو لیزر کی طاقت کو محدود کرتی ہے، فعال گہا کی لمبائی میں اضافے کو روکتی ہے، اور محدود لیزر لائن وڈتھ کمپریشن کا باعث بنتی ہے۔ عام ڈی ایف بی اور ڈی بی آر لیزرز عام طور پر یکساں یا تقسیم شدہ فیڈ بیک بریگ گریٹنگ ڈھانچے کو فیز شفٹ کے ساتھ گونجنے والی گہاوں کے طور پر استعمال کرتے ہیں، جس میں چپ کا سائز سو مائیکرون کے آرڈر تک محدود ہوتا ہے، گونجنے والے گہاوں کے لیے چھوٹے معیار کے عوامل، کم آؤٹ پٹ پاورز، اور لیزر لائن وِڈتھ چند MHz سے دسیوں MHz کی حد۔
ایکسٹرنل کیویٹی ڈائیوڈ لیزر (ECDL) کو دو حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے، یعنی فائدہ فراہم کرنے کے لیے فعال اندرونی گہا اور فیڈ بیک فراہم کرنے کے لیے غیر فعال بیرونی گہا۔ ایکٹیو گین میڈیم سے خارج ہونے والی روشنی کو کم نقصان کے غیر فعال بیرونی میڈیم سے گزرنے کے بعد واپس حاصل کرنے والے میڈیم میں کھلایا جاتا ہے، جب کہ کم نقصان والے غیر فعال بیرونی گہا کا تعارف سسٹم کی فوٹوون لائف ٹائم کو بڑھاتا ہے، اس طرح لائن کی چوڑائی کو کم کر دیتا ہے۔ واضح رہے کہ تنگ لائن وڈتھ سیمی کنڈکٹر لیزر بیرونی گہا ایک وسیع تصور ہے، سخت معنوں میں، صرف اس صورت میں جب غیر گونج دار گہا کے لیے فعال گہا، جسے بیرونی گہا کی ساخت کہا جاتا ہے، جیسے عکاس سیمی کنڈکٹر آپٹیکل ایمپلیفائر (ریفلیکٹو سیمی کنڈکٹر) آپٹیکل ایمپلیفائر (RSOA) عکاس فلم سے بنی سامنے کی سطح، ہائی ٹرانسمیٹینس جھلی کی پیداوار کی پچھلی سطح (آخری چہرے کی عکاسی عام طور پر 10-3 ~10-5 ہوتی ہے)۔
چونکہ عقبی چہرہ آپٹیکل فیڈ بیک بہت چھوٹا ہے، گہا آپٹیکل دولن نہیں بنا سکتا، اس لیے صرف گہا کے باہر کافی زیادہ آپٹیکل فیڈ بیک فراہم کرنے کے لیے، تاکہ گہا کے اندر لیزر لائٹ پاتھ راؤنڈ ٹرپ کے عمل میں آپٹیکل فائدہ زیادہ ہو۔ آپٹیکل نقصان کے مقابلے میں، حوصلہ افزائی کی تشکیل کے لئے؛ ایک اور صورت حال لیزر کی آزاد اتیجیت کے لیے فعال گہا ہے، جسے سیلف انجیکشن ڈھانچہ کہا جاتا ہے، لیزر میں لگائے گئے طول بلد موڈ کی ایک مخصوص طول موج کا انتخاب، جس کے نتیجے میں طول بلد موڈ کی ترجیح میں مقابلے کے موڈ میں ہوتا ہے۔ گونج، ترجیحی سنترپتی تک پہنچ گئی ہے، جس کی وجہ سے فعال علاقے میں حاصل کی پروفائل کم ہوتی ہے. تاہم، دونوں لیزر گہا کی لمبائی کو لمبا کرکے اور منتخب لیزر فریکوئنسی کو ایک تنگ بینڈ فیڈ بیک عنصر کے ذریعے گونجنے والے گہا میں انجیکشن لگا کر گونجنے والی گہا کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی پر "لاک" کر دیے جاتے ہیں، اور ایک تنگ لائن وڈتھ حاصل کرنے کا بنیادی خیال ایک جیسا ہے۔ دونوں صورتوں.
پلانر لائٹ ویو گائیڈ چپ (PLC) فوٹوونک انٹیگریشن ٹکنالوجی کا ایک اہم اطلاق ہے، جو بیرونی گہا فیڈ بیک سیمی کنڈکٹر لیزرز میں تنگ بینڈ فلٹرنگ اور آپٹیکل فیڈ بیک ڈیوائسز کے لیے مزید متنوع اور لچکدار انتخاب فراہم کرتا ہے۔ کم آپٹیکل نقصان کے ساتھ سلیکون پر مبنی مواد پر ویو گائیڈ، گریٹنگ یا مائیکرو رِنگ ڈھانچے جیسے سلکان آن انسولیٹر (SOI)، سلیکون ڈائی آکسائیڈ (SiO2) یا سیلیکون نائٹرائڈ (Si3N4)، اور پھر ان کو III- کے ساتھ جوڑنے اور انضمام کرنے سے۔ وی سیمی کنڈکٹر گین چپس، RSOAs یا DFBs موڈ-اسپاٹ ٹرانسڈیوسرز یا مائیکرو لینسز کے ذریعے، PLCs گہا کی کثافت کو مدنظر رکھتے ہوئے گہا کے اندر فوٹوون کی فوٹوونک کثافت کو بہتر بنا سکتے ہیں۔ موڈ اسپاٹ کنورٹر یا مائیکرو لینز کے ذریعے III-V سیمی کنڈکٹر گینر چپ، RSOA یا DFB کے ساتھ جوڑا اور انضمام فوٹوون کی زندگی بھر بہتر بنا سکتا ہے اور کیوٹی فوٹوون کثافت کو مدنظر رکھتے ہوئے لیزر لائن وڈتھ کو سکیڑ سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، بانڈنگ کے عمل کے ذریعے ان دونوں کو ایک ہی ہیٹ سنک پر لگا کر ایک نیم یک سنگی ڈھانچہ تشکیل دیا جا سکتا ہے، جس سے ڈیوائس کے سائز اور قیمت کو کم کرنے میں مدد ملتی ہے۔
پیکنگ یونیورسٹی میں مسٹر چانگ لن کے گروپ نے ایک انتہائی تنگ لائن وڈتھ ہائبرڈ مربوط تنگ لائن وڈتھ لیزر کو محسوس کیا ہے، جس کا فعال حصہ DFB لیزر ہے، غیر فعال فلٹرنگ حصہ Si3N4 مائیکرو رِنگ ہے جس کا معیار 2.6 × 1{{ ہے۔ 8}}8، اور کم حد والے سلکان نائٹرائڈ ویو گائیڈ ڈھانچے نے آپٹیکل ٹرانسمیشن نقصان کو 0.1 dB/m تک کم کر دیا ہے، جو بالآخر ایک Hz-اسکیل لائن وڈتھ آؤٹ پٹ کا احساس کرتا ہے۔
