Технология лазерного источника для оптоволоконного зондирования. Часть вторая
2.2 Развертка с одной длиной волнылазерный источник
Реализация лазерной развертки с одной длиной волны по сути заключается в управлении физическими свойствами устройства влазеррезонатор (обычно центральная длина волны рабочей полосы пропускания), чтобы достичь управления и выбора осциллирующей продольной моды в резонаторе, чтобы достичь цели настройки выходной длины волны. Основываясь на этом принципе, еще в 1980-х годах реализация перестраиваемых волоконных лазеров в основном достигалась путем замены отражающей торцевой поверхности лазера на отражающую дифракционную решетку и выбора моды лазерного резонатора путем ручного вращения и настройки дифракционной решетки. В 2011 году Чжу и др. использовали перестраиваемые фильтры для достижения одноволнового перестраиваемого лазерного выхода с узкой шириной линии. В 2016 году механизм сжатия ширины линии Рэлея был применен к двухволновой компрессии, то есть к ВБР было приложено напряжение для достижения двухволновой настройки лазера, и в то же время контролировалась ширина выходной линии лазера, получая диапазон настройки длины волны 3 нм. Двухволновой стабильный выход с шириной линии приблизительно 700 Гц. В 2017 году Чжу и др. использовали графен и микро-нановолоконную решетку Брэгга для создания полностью оптического перестраиваемого фильтра, и в сочетании с технологией сужения лазера Бриллюэна использовали фототермический эффект графена вблизи 1550 нм для достижения ширины линии лазера всего 750 Гц и фотоуправляемого быстрого и точного сканирования 700 МГц/мс в диапазоне длин волн 3,67 нм. Как показано на рисунке 5. Вышеуказанный метод управления длиной волны в основном реализует выбор режима лазера путем прямого или косвенного изменения центральной длины волны полосы пропускания устройства в лазерном резонаторе.
Рис. 5 (а) Экспериментальная установка оптически-управляемой длины волныперестраиваемый волоконный лазери система измерения;
(б) Выходные спектры на выходе 2 с усилением управляющего насоса
2.3 Источник белого лазерного света
Развитие источника белого света прошло различные этапы, такие как галогенная вольфрамовая лампа, дейтериевая лампа,полупроводниковый лазери источник света суперконтинуума. В частности, источник света суперконтинуума при возбуждении фемтосекундными или пикосекундными импульсами с суперпереходной мощностью производит нелинейные эффекты различных порядков в волноводе, и спектр значительно расширяется, что может охватывать диапазон от видимого света до ближнего инфракрасного и имеет сильную когерентность. Кроме того, путем регулировки дисперсии и нелинейности специального волокна его спектр может быть даже расширен до среднего инфракрасного диапазона. Этот вид лазерного источника широко применяется 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 твердотельным лазером, накачивающим оптическое стекло, для создания спектра суперконтинуума в видимом диапазоне. С тех пор оптическое волокно постепенно стало превосходной средой для генерации широкополосного суперконтинуума из-за его большого нелинейного коэффициента и малого поля моды пропускания. Основные нелинейные эффекты включают в себя четырехволновое смешение, модуляционную нестабильность, автофазовую модуляцию, перекрестную фазовую модуляцию, солитонное расщепление, комбинационное рассеяние, солитонный сдвиг собственной частоты и т. д., и доля каждого эффекта также различается в зависимости от ширины импульса возбуждающего импульса и дисперсии волокна. В целом, в настоящее время источник света суперконтинуума в основном направлен на улучшение мощности лазера и расширение спектрального диапазона, и обращают внимание на контроль его когерентности.
3 Резюме
В этой статье обобщены и рассмотрены 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, делается вывод, что идеальный лазерный источник для волоконного зондирования может достигать сверхузкого и сверхстабильного лазерного выхода в любом диапазоне и в любое время. Поэтому мы начнем с лазера с узкой шириной линии, настраиваемого лазера с узкой шириной линии и лазера белого света с широкой полосой усиления и найдем эффективный способ реализации идеального лазерного источника для волоконного зондирования, проанализировав их разработку.
Время публикации: 21 ноября 2023 г.