Technologia źródła laserowego do wykrywania światłowodów Część druga
2.2 Przemiatanie pojedynczej długości faliźródło laserowe
Realizacja laserowego przemiatania pojedynczej długości fali ma zasadniczo na celu kontrolowanie właściwości fizycznych urządzenia wlaserwnęki (zwykle środkowej długości fali pasma roboczego), aby uzyskać kontrolę i wybór oscylującego modu podłużnego we wnęce, tak aby osiągnąć cel dostrojenia wyjściowej długości fali. W oparciu o tę zasadę, już w latach 80. XX wieku, realizacja przestrajalnych laserów światłowodowych była osiągana głównie poprzez zastąpienie odblaskowej powierzchni końcowej lasera odblaskową siatką dyfrakcyjną i wybór modu wnęki lasera poprzez ręczne obracanie i dostrajanie siatki dyfrakcyjnej. W 2011 roku Zhu i in. zastosowali przestrajalne filtry, aby uzyskać przestrajalny sygnał wyjściowy lasera o pojedynczej długości fali i wąskiej szerokości linii. W 2016 roku mechanizm kompresji szerokości linii Rayleigha został zastosowany do kompresji podwójnej długości fali, tj. naprężenie zostało przyłożone do FBG w celu uzyskania dostrojenia lasera o podwójnej długości fali, a jednocześnie monitorowano wyjściową szerokość linii lasera, uzyskując zakres dostrajania długości fali 3 nm. Stabilne wyjście o podwójnej długości fali i szerokości linii około 700 Hz. W 2017 roku Zhu i in. wykorzystali grafen i mikro-nanowłóknową siatkę Bragga do stworzenia całkowicie optycznego, przestrajalnego filtra, a w połączeniu z technologią laserowego zwężania Brillouina, wykorzystali fototermiczny efekt grafenu w pobliżu 1550 nm, aby uzyskać szerokość linii lasera wynoszącą zaledwie 750 Hz oraz fotosterowane szybkie i dokładne skanowanie z częstotliwością 700 MHz/ms w zakresie długości fal 3,67 nm. Jak pokazano na rysunku 5. Powyższa metoda sterowania długością fali zasadniczo realizuje wybór trybu lasera poprzez bezpośrednią lub pośrednią zmianę długości fali środkowej pasma przenoszenia urządzenia w rezonatorze laserowym.
Rys. 5 (a) Układ eksperymentalny urządzenia o sterowanej optycznie długości faliprzestrajalny laser światłowodowyi układ pomiarowy;
(b) Widma wyjściowe na wyjściu 2 z ulepszeniem pompy sterującej
2.3 Białe źródło światła laserowego
Rozwój źródeł światła białego przeszedł różne etapy, takie jak lampa halogenowa wolframowa, lampa deuterowa,laser półprzewodnikowyi superkontinuum źródło światła. W szczególności superkontinuum źródło światła, wzbudzane femtosekundowymi lub pikosekundowymi impulsami o mocy superprzejściowej, generuje nieliniowe efekty różnego rzędu w falowodzie, a widmo jest znacznie poszerzone, co może obejmować pasmo od światła widzialnego do bliskiej podczerwieni i charakteryzuje się silną koherencją. Ponadto, poprzez regulację dyspersji i nieliniowości specjalnego włókna, jego widmo można rozszerzyć nawet do pasma średniej podczerwieni. Ten rodzaj źródła laserowego znalazł szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak optyczna tomografia koherentna, detekcja gazów, obrazowanie biologiczne i tak dalej. Ze względu na ograniczenia źródła światła i ośrodka nieliniowego, wczesne widmo superkontinuum było wytwarzane głównie przez lasery półprzewodnikowe pompujące szkło optyczne w celu uzyskania widma superkontinuum w zakresie widzialnym. Od tego czasu światłowód stopniowo stał się doskonałym medium do generowania szerokopasmowego superkontinuum ze względu na duży współczynnik nieliniowości i małe pole modów transmisji. Główne efekty nieliniowe obejmują mieszanie czterofalowe, niestabilność modulacji, samomodulację fazową, modulację międzyfazową, rozszczepienie solitonów, rozpraszanie Ramana, przesunięcie częstotliwości własnej solitonów itp., a proporcje każdego z tych efektów różnią się w zależności od szerokości impulsu wzbudzenia i dyspersji włókna. Ogólnie rzecz biorąc, obecnie superkontinuum koncentruje się głównie na poprawie mocy lasera i poszerzeniu zakresu widmowego, zwracając uwagę na kontrolę jego koherencji.
3 Podsumowanie
W niniejszym artykule podsumowano i omówiono źródła laserowe wykorzystywane w technologii czujników światłowodowych, w tym lasery o wąskiej szerokości linii, lasery przestrajalne jednoczęstotliwościowe oraz szerokopasmowe lasery białe. Szczegółowo przedstawiono wymagania dotyczące zastosowań i stan rozwoju tych laserów w dziedzinie czujników światłowodowych. Analizując ich wymagania i stan rozwoju, stwierdzono, że idealne źródło laserowe do czujników światłowodowych może osiągnąć ultrawąską i ultrastabilną moc wyjściową lasera w dowolnym paśmie i czasie. Dlatego też, rozpoczynamy od laserów o wąskiej szerokości linii, przestrajalnych laserów o wąskiej szerokości linii oraz laserów światła białego o szerokim paśmie wzmocnienia, a następnie, analizując ich rozwój, poszukujemy skutecznego sposobu na stworzenie idealnego źródła laserowego do czujników światłowodowych.
Czas publikacji: 21-11-2023