Технология лазерного источника для оптического зондирования. Часть вторая.
2.2 Одноволновая разверткалазерный источник
Реализация одноволновой развертки лазера по существу предназначена для управления физическими свойствами устройства влазеррезонатор (обычно центральная длина волны рабочей полосы пропускания), чтобы обеспечить управление и выбор колебательной продольной моды в резонаторе, чтобы достичь цели настройки выходной длины волны. На основе этого принципа еще в 1980-х годах реализация перестраиваемых волоконных лазеров в основном достигалась за счет замены отражающего торца лазера отражающей дифракционной решеткой и выбора моды лазерного резонатора путем ручного вращения и настройки дифракционной решетки. В 2011 году Чжу и др. использовали перестраиваемые фильтры для достижения перестраиваемого выходного сигнала одноволнового лазера с узкой шириной линии. В 2016 году механизм сжатия ширины линии Рэлея был применен к сжатию с двумя длинами волн, то есть к ВБР прикладывалось напряжение для достижения настройки лазера на две длины волны, и в то же время контролировалась ширина линии выходного лазера, получая диапазон настройки длины волны 3 нм. Стабильный двухволновой выходной сигнал с шириной линии около 700 Гц. В 2017 году Чжу и др. использовали графен и микронановолоконную решетку Брэгга для создания полностью оптического перестраиваемого фильтра, а в сочетании с технологией сужения лазера Бриллюэна использовали фототермический эффект графена около 1550 нм для достижения ширины лазерной линии всего 750 Гц и фотоуправляемого быстрого и точность сканирования 700 МГц/мс в диапазоне длин волн 3,67 нм. Как показано на рисунке 5. Вышеупомянутый метод управления длиной волны в основном реализует выбор режима лазера путем прямого или косвенного изменения центральной длины волны полосы пропускания устройства в резонаторе лазера.
Рис. 5 (а) Экспериментальная установка оптически управляемой длины волны-перестраиваемый волоконный лазери система измерения;
(б) Спектры выходного сигнала на выходе 2 при усилении управляющей накачки
2.3 Источник белого лазерного света
Разработка источника белого света прошла различные этапы, такие как галогенная вольфрамовая лампа, дейтериевая лампа,полупроводниковый лазери источник суперконтинуального света. В частности, источник суперконтинуума света при возбуждении фемтосекундными или пикосекундными импульсами сверхпереходной мощности вызывает в волноводе нелинейные эффекты различного порядка, а спектр значительно расширяется, что может охватывать диапазон от видимого света до ближнего инфракрасного диапазона. и имеет сильную согласованность. Кроме того, регулируя дисперсию и нелинейность специального волокна, его спектр можно расширить даже до среднего инфракрасного диапазона. Этот тип лазерного источника нашел широкое применение во многих областях, таких как оптическая когерентная томография, обнаружение газа, биологическая визуализация и так далее. Из-за ограничений источника света и нелинейной среды ранний спектр суперконтинуума в основном создавался с помощью оптического стекла с твердотельной лазерной накачкой для создания спектра суперконтинуума в видимом диапазоне. С тех пор оптическое волокно постепенно стало превосходной средой для создания широкополосного суперконтинуума благодаря его большому коэффициенту нелинейности и малому модовому полю передачи. Основные нелинейные эффекты включают четырехволновое смешение, нестабильность модуляции, автофазовую модуляцию, перекрестную фазовую модуляцию, расщепление солитона, комбинационное рассеяние, сдвиг собственной частоты солитона и т. д., причем доля каждого эффекта также различна в зависимости от ширина импульса возбуждения и дисперсия волокна. В общем, сейчас источник света суперконтинуума в основном ориентирован на улучшение мощности лазера и расширение спектрального диапазона, а также уделяют внимание контролю его когерентности.
3 Резюме
В этой статье обобщаются и рассматриваются лазерные источники, используемые для поддержки технологии волоконного зондирования, включая лазер с узкой шириной линии, одночастотный перестраиваемый лазер и широкополосный белый лазер. Подробно представлены требования к применению и состояние разработки этих лазеров в области волоконного зондирования. Анализируя их требования и состояние разработки, можно сделать вывод, что идеальный лазерный источник для волоконного зондирования может обеспечить сверхузкую и сверхстабильную выходную мощность лазера в любом диапазоне и в любое время. Поэтому мы начнем с лазера с узкой шириной линии, перестраиваемого лазера с узкой шириной линии и лазера белого света с широкой полосой усиления и найдем эффективный способ реализовать идеальный лазерный источник для волоконного зондирования, анализируя их разработку.
Время публикации: 21 ноября 2023 г.