AplikáciaJednofrekvenčný polovodičový laserv presnom meraní interferencie svetelných vĺn
Aplikácia jednej frekvenciepolovodičový laserv oblastiach presného merania, ako sú hydrofóny s optickými vláknami a pozemné interferometre, a podrobne sa analyzuje kľúčový vplyv výkonu laseru na výkon interferometrických systémov.
Základná štruktúra a princíp fungovania systému: Systém hydrofónov s optickými vláknami sa skladá hlavne zo snímacej hlavice a interferometra (napríklad interferometer MZ). Základným princípom je, že zvukový signál (zvukový tlak Δp) pôsobí na snímaciu hlavicu a spôsobuje zmeny v dĺžke a indexe lomu snímacieho vlákna ovinutého okolo dutého valca, čím sa zavádzajú zmeny v optickej dráhe. Táto malá zmena optickej dráhy (t. j. fázová zmena) je detekovaná interferometrom s vysokou citlivosťou.
1. Snímacia hlavica: Jej hlavnou funkciou je premieňať zvukové vibrácie na zmeny v optickej dráhe interferometra. Koeficient citlivosti s súvisí s faktormi, ako je dĺžka vlákna L, a dlhšie snímacie vlákna sú prospešné pre zlepšenie citlivosti systému.
2. Interferometer: Je to „najlepšia zbraň“ na detekciu malých fázových zmien. Intenzita výstupného svetla má kosínusový vzťah s fázovým rozdielom. Stabilizáciou statického fázového odchýlenia φ ₀ v ortogonálnom operačnom bode ((m+1/2)π) môže systém dosiahnuť najvyššiu citlivosť detekcie.
3. Kľúčové parametre svetelného zdroja, ktoré ovplyvňujú výkon systému: Článok sa zameriava na analýzu obmedzení výkonu laseru pri dosahovaní vysokého fázového rozlíšenia (s cieľom ≤ 1 μ rad).
4. LaserFrekvenčný šum a šírka čiary: Frekvenčný šum laseru môže spôsobiť interferenčný fázový šum, čím sa znižuje viditeľnosť interferenčných prúžkov. Pre interferometer s optickým rozdielom dráhy približne 1 meter musí byť na dosiahnutie fázového rozlíšenia 1 μrad šírka čiary laseru menšia ako približne 30 Hz. Toto je veľmi vysoká požiadavka na frekvenčnú stabilituzdroj svetla.
5. Šum intenzity laseru: Šum relatívnej intenzity (RIN) laseru sa priamo prevedie na fázovú chybu interferenčného signálu. Na dosiahnutie fázového rozlíšenia 1 μ rad pri typickom výkone detekčného svetla (~100 μ W) je potrebné znížiť RIN laseru pod -120 dB. Toto je veľmi vysoká požiadavka na stabilitu intenzity svetelného zdroja.
Stručne povedané, analýzou systému hydrofónov s optickými vláknami sú rozpracované prísne požiadavky na hlavný svetelný zdroj – jednofrekvenčný polovodičový laser – z hľadiska extrémne úzkej šírky čiary (vysoká frekvenčná stabilita) a extrémne nízkej intenzity šumu pri presnom meraní založenom na princípe interferencie a sú prezentované výzvy týkajúce sa stabilizácie frekvencie laseru, ktorým čelia rozsiahle systémové aplikácie.
Čas uverejnenia: 7. apríla 2026