Technológia laserového zdroja pre snímanie optických vlákien, druhá časť

Technológia laserového zdroja pre snímanie optických vlákien, druhá časť

2.2 Pohyb jednej vlnovej dĺžkylaserový zdroj

Realizácia laserového pohybu jednej vlnovej dĺžky je v podstate na kontrolu fyzikálnych vlastností zariadenia vlaserdutiny (zvyčajne stredová vlnová dĺžka prevádzkovej šírky pásma), aby sa dosiahlo riadenie a výber oscilačného pozdĺžneho režimu v dutine, aby sa dosiahol účel ladenia výstupnej vlnovej dĺžky. Na základe tohto princípu sa už v 80-tych rokoch minulého storočia realizácia laditeľných vláknových laserov dosiahla najmä nahradením reflexnej čelnej plochy lasera reflexnou difrakčnou mriežkou a výberom režimu dutiny lasera ručným otáčaním a ladením difrakčnej mriežky. V roku 2011 Zhu a spol. použili laditeľné filtre na dosiahnutie jednovlnového laditeľného laserového výstupu s úzkou šírkou čiary. V roku 2016 bol na kompresiu s dvojitou vlnovou dĺžkou aplikovaný kompresný mechanizmus Rayleighovej šírky, to znamená, že na FBG bol aplikovaný stres, aby sa dosiahlo ladenie lasera s dvojitou vlnovou dĺžkou, a súčasne sa monitorovala šírka výstupného lasera, čím sa získal rozsah ladenia vlnovej dĺžky 3. nm. Stabilný výstup s dvomi vlnovými dĺžkami so šírkou linky približne 700 Hz. V roku 2017 Zhu a spol. použil grafén a Braggovu mriežku z mikro-nanovlákna na vytvorenie plne optického laditeľného filtra a v kombinácii s technológiou Brillouin laserového zúženia využil fototermálny efekt grafénu v blízkosti 1550 nm na dosiahnutie šírky laserovej čiary len 750 Hz a fotokontrolovaného rýchleho a presné skenovanie 700 MHz/ms v rozsahu vlnových dĺžok 3,67 nm. Ako je znázornené na obrázku 5. Vyššie uvedená metóda riadenia vlnovej dĺžky v podstate realizuje výber režimu lasera priamou alebo nepriamou zmenou strednej vlnovej dĺžky priepustného pásma zariadenia v dutine lasera.

Obr. 5 (a) Experimentálne nastavenie optickej regulovateľnej vlnovej dĺžkyladiteľný vláknový lasera meracieho systému;

(b) Výstupné spektrá na výstupe 2 s vylepšením riadiaceho čerpadla

2.3 Biely laserový svetelný zdroj

Vývoj zdroja bieleho svetla prešiel rôznymi štádiami, ako je halogénová volfrámová lampa, deutériová lampa,polovodičový lasera superkontinuálny zdroj svetla. Najmä superkontinuálny svetelný zdroj pod excitáciou femtosekundových alebo pikosekundových impulzov so super prechodným výkonom vytvára vo vlnovode nelineárne efekty rôznych rádov a spektrum je značne rozšírené, čo môže pokryť pásmo od viditeľného svetla po blízke infračervené, a má silnú koherenciu. Navyše, úpravou rozptylu a nelinearity špeciálneho vlákna možno jeho spektrum rozšíriť dokonca až do stredného infračerveného pásma. Tento druh laserového zdroja sa vo veľkej miere používa v mnohých oblastiach, ako je optická koherentná tomografia, detekcia plynov, biologické zobrazovanie atď. Kvôli obmedzeniu svetelného zdroja a nelineárneho média bolo skoré spektrum superkontinua vyrobené hlavne pomocou lasera v tuhom stave, čerpajúceho optické sklo, aby sa vytvorilo spektrum superkontinua vo viditeľnom rozsahu. Odvtedy sa optické vlákno postupne stalo vynikajúcim médiom na generovanie širokopásmového superkontinua kvôli svojmu veľkému nelineárnemu koeficientu a malému poľu prenosového režimu. Medzi hlavné nelineárne efekty patrí štvorvlnové miešanie, modulačná nestabilita, samofázová modulácia, krížová fázová modulácia, solitonové delenie, Ramanov rozptyl, solitonový posun vlastnej frekvencie atď., pričom podiel každého efektu je tiež odlišný podľa šírka impulzu budiaceho impulzu a disperzia vlákna. Vo všeobecnosti je teraz superkontinuálny svetelný zdroj zameraný hlavne na zlepšenie výkonu lasera a rozšírenie spektrálneho rozsahu a dbajte na jeho koherenčnú kontrolu.

3 Zhrnutie

Tento článok sumarizuje a uvádza prehľad laserových zdrojov používaných na podporu technológie snímania vlákien, vrátane lasera s úzkou šírkou čiary, lasera s laditeľnou frekvenciou a širokopásmového bieleho lasera. Podrobne sú predstavené aplikačné požiadavky a stav vývoja týchto laserov v oblasti snímania vlákien. Analýzou ich požiadaviek a stavu vývoja sa dospelo k záveru, že ideálny laserový zdroj na snímanie vlákien môže dosiahnuť ultra úzky a ultra stabilný laserový výstup v akomkoľvek pásme a kedykoľvek. Preto začíname s laserom s úzkou šírkou čiary, laditeľným laserom s úzkou šírkou čiary a laserom s bielym svetlom so širokou šírkou pásma a nájdeme efektívny spôsob realizácie ideálneho laserového zdroja na snímanie vlákien analýzou ich vývoja.