Технологія лазерного джерела для оптичного волоконного зондування. Частина друга
2.2 Однохвильова розгорткалазерне джерело
Реалізація лазерного сканування на одній довжині хвилі полягає, по суті, у контролі фізичних властивостей пристрою влазеррезонатор (зазвичай центральна довжина хвилі робочої смуги пропускання), щоб досягти контролю та вибору коливальної поздовжньої моди в резонаторі, щоб досягти мети налаштування вихідної довжини хвилі. Виходячи з цього принципу, ще в 1980-х роках реалізація настроюваних волоконних лазерів була досягнута головним чином шляхом заміни відбивної торцевої поверхні лазера відбивною дифракційною ґраткою, а вибір моди лазерного резонатора шляхом ручного обертання та налаштування дифракційної ґратки. У 2011 році Чжу та ін. використали настроювані фільтри для досягнення настроюваного лазерного випромінювання з однією довжиною хвилі та вузькою шириною лінії. У 2016 році механізм стиснення ширини лінії Релея був застосований до стиснення з двома довжинами хвилі, тобто до ВБР прикладалося напруження для досягнення налаштування лазера з двома довжинами хвилі, і одночасно контролювалася ширина лінії вихідного лазера, отримуючи діапазон налаштування довжини хвилі 3 нм. Стабільний вихід з двома довжинами хвилі та шириною лінії приблизно 700 Гц. У 2017 році Чжу та ін. Для створення повністю оптичного настроюваного фільтра використали графен та мікро-нановолокнисту брэгівську решітку, а в поєднанні з технологією лазерного звуження Бріллюена використали фототермічний ефект графену поблизу 1550 нм для досягнення ширини лазерної лінії до 750 Гц та фотоконтрольованого швидкого та точного сканування 700 МГц/мс у діапазоні довжин хвиль 3,67 нм. Як показано на рисунку 5. Вищезазначений метод керування довжиною хвилі в основному реалізує вибір лазерного режиму шляхом прямої або опосередкованої зміни центральної довжини хвилі пропускання пристрою в лазерному резонаторі.
Рис. 5 (а) Експериментальна установка оптично-керованого пристрою з довжиною хвилінастроюваний волоконний лазерта система вимірювання;
(b) Вихідні спектри на виході 2 з посиленням керуючого насоса
2.3 Джерело білого лазерного світла
Розвиток джерел білого світла пройшов різні етапи, такі як галогенна вольфрамова лампа, дейтерієва лампа,напівпровідниковий лазерта джерело світла суперконтинууму. Зокрема, джерело світла суперконтинууму, під впливом фемтосекундних або пікосекундних імпульсів з надперехідною потужністю, створює нелінійні ефекти різного порядку в хвилеводі, а спектр значно розширюється, що може охоплювати діапазон від видимого світла до ближнього інфрачервоного діапазону та мати сильну когерентність. Крім того, шляхом регулювання дисперсії та нелінійності спеціального волокна, його спектр можна розширити навіть до середнього інфрачервоного діапазону. Цей тип лазерного джерела широко застосовується в багатьох галузях, таких як оптична когерентна томографія, виявлення газів, біологічна візуалізація тощо. Через обмеження джерела світла та нелінійного середовища, ранній спектр суперконтинууму в основному створювався твердотільним лазерним накачуванням оптичного скла для створення спектру суперконтинууму у видимому діапазоні. Відтоді оптичне волокно поступово стало чудовим середовищем для створення широкосмугового суперконтинууму завдяки своєму великому нелінійному коефіцієнту та малому полю моди пропускання. Основні нелінійні ефекти включають чотирихвильове змішування, модуляційну нестабільність, самофазову модуляцію, крос-фазову модуляцію, розщеплення солітонів, комбінаційне розсіювання, зсув власної частоти солітонів тощо, і частка кожного ефекту також залежить від ширини імпульсу збудження та дисперсії волокна. Загалом, зараз джерела світла суперконтинууму в основному спрямовані на покращення потужності лазера та розширення спектрального діапазону, а також на контроль його когерентності.
3 Підсумок
У цій статті підсумовано та розглянуто лазерні джерела, що використовуються для підтримки технології волоконного зондування, включаючи лазер з вузькою шириною лінії, лазер з настроюваною однією частотою та широкосмуговий білий лазер. Детально представлено вимоги до застосування та стан розвитку цих лазерів у галузі волоконного зондування. Аналізуючи їхні вимоги та стан розробки, зроблено висновок, що ідеальне лазерне джерело для волоконного зондування може досягти надвузького та надстабільного лазерного випромінювання в будь-якому діапазоні та в будь-який час. Тому ми почнемо з лазера з вузькою шириною лінії, лазера з вузькою шириною лінії, що настроюється, та лазера білого світла з широкою смугою посилення, і знайдемо ефективний спосіб реалізації ідеального лазерного джерела для волоконного зондування, проаналізувавши їх розвиток.
Час публікації: 21 листопада 2023 р.