ЗастосуванняОдночастотний напівпровідниковий лазеру точному вимірюванні інтерференції світлових хвиль
Застосування єдиної частотинапівпровідниковий лазеру галузях точних вимірювань, таких як волоконно-оптичні гідрофони та наземні інтерферометри, а також детально аналізується ключовий вплив характеристик лазера на продуктивність інтерферометричних систем.
Основна структура та принцип роботи системи: Система волоконно-оптичних гідрофонів складається переважно з сенсорної головки та інтерферометра (на прикладі інтерферометра MZ). Основний принцип полягає в тому, що звуковий сигнал (звуковий тиск Δp) діє на сенсорну головку, викликаючи зміни довжини та показника заломлення сенсорного волокна, обмотаного навколо порожнистого циліндра, тим самим вносячи зміни в оптичний шлях. Ця невелика зміна оптичного шляху (тобто зміна фази) виявляється інтерферометром з високою чутливістю.
1. Головка датчика: її основна функція полягає у перетворенні звукових коливань на зміни оптичного шляху інтерферометра. Коефіцієнт чутливості s пов'язаний з такими факторами, як довжина волокна L, і довші сенсорні волокна корисні для підвищення чутливості системи.
2. Інтерферометр: це «найкраща зброя» для виявлення малих фазових змін. Інтенсивність вихідного світла має косинусоїдальну залежність від різниці фаз. Стабілізуючи статичне фазове зміщення φ ₀ в ортогональній робочій точці ((m+1/2)π), система може досягти найвищої чутливості виявлення.
3. Ключові параметри джерела світла, що впливають на продуктивність системи: Стаття зосереджена на аналізі обмежень продуктивності лазера щодо досягнення високої фазової роздільної здатності (з цільовою величиною ≤ 1 мкрад).
4. ЛазерЧастотний шум та ширина лінії: Частотний шум лазера може спричиняти інтерференційний фазовий шум, тим самим зменшуючи видимість інтерференційних смуг. Для інтерферометра з оптичною різницею ходу близько 1 метра, щоб досягти фазової роздільної здатності 1 мкрад, ширина лінії лазера повинна бути менше приблизно 30 Гц. Це дуже висока вимога до стабільності частотиджерело світла.
5. Шум інтенсивності лазера: Відносний шум інтенсивності (RIN) лазера буде безпосередньо перетворений на фазову похибку сигналу перешкоди. Щоб досягти фазової роздільної здатності 1 мкрад при типовій потужності детектуючого світла (~100 мкВт), RIN лазера необхідно зменшити до рівня нижче -120 дБ. Це дуже висока вимога до стабільності інтенсивності джерела світла.
Підсумовуючи, шляхом аналізу волоконно-оптичної гідрофонної системи, розроблено суворі вимоги до основного джерела світла – одночастотного напівпровідникового лазера – з точки зору надзвичайно вузької ширини лінії (висока стабільність частоти) та надзвичайно низької інтенсивності шуму при прецизійних вимірюваннях на основі принципу інтерференції, а також представлено проблеми стабілізації частоти лазера, з якими стикаються у великомасштабних системних застосуваннях.
Час публікації: 07 квітня 2026 р.