Tehnologija laserskega vira za zaznavanje optičnih vlaken, drugi del

Tehnologija laserskega vira za zaznavanje optičnih vlaken, drugi del

2.2 Pregledovanje ene valovne dolžinelaserski vir

Realizacija laserskega enovalovnega pregleda je v bistvu namenjena nadzoru fizikalnih lastnosti naprave vlaservotlino (običajno središčno valovno dolžino delovne pasovne širine), da se doseže nadzor in izbira nihajočega vzdolžnega načina v votlini, s čimer se doseže namen nastavitve izhodne valovne dolžine. Na podlagi tega načela so že v osemdesetih letih prejšnjega stoletja realizacijo nastavljivih vlakenskih laserjev dosegli predvsem z zamenjavo odbojne čelne ploskve laserja z odbojno difrakcijsko rešetko in izbiro načina laserske votline z ročnim vrtenjem in nastavitvijo difrakcijske rešetke. Leta 2011 so Zhu in sodelavci uporabili nastavljive filtre za doseganje nastavljivega laserskega izhoda z eno valovno dolžino in ozko širino črte. Leta 2016 je bil za kompresijo z dvema valovnima dolžinama uporabljen Rayleighov mehanizem kompresije širine črte, kar pomeni, da je bila na FBG uporabljena napetost za dosego dvojne valovne dolžine laserske nastavitve, hkrati pa je bila spremljana širina izhodne laserske linije, s čimer je bilo doseženo območje nastavitve valovne dolžine 3 nm. Stabilen izhod z dvema valovnima dolžinama in širino črte približno 700 Hz. Leta 2017 so Zhu in sodelavci Za izdelavo popolnoma optičnega nastavljivega filtra so uporabili grafen in mikro-nano vlaknasto Braggovo mrežico ter v kombinaciji s tehnologijo Brillouinovega laserskega zoženja uporabili fototermični učinek grafena blizu 1550 nm za doseganje širine laserske črte do 750 Hz in fotokontrolirano hitro in natančno skeniranje 700 MHz/ms v območju valovnih dolžin 3,67 nm. Kot je prikazano na sliki 5, zgornja metoda krmiljenja valovne dolžine v bistvu uresničuje izbiro laserskega načina z neposrednim ali posrednim spreminjanjem valovne dolžine središčnega pasu naprave v laserski votlini.

Slika 5 (a) Eksperimentalna postavitev optično krmiljenega valovnega merilnika-nastavljiv vlakenski laserin merilni sistem;

(b) Izhodni spektri na izhodu 2 z ojačitvijo krmilne črpalke

2.3 Vir bele laserske svetlobe

Razvoj vira bele svetlobe je doživel različne faze, kot so halogenska volframova žarnica, devterijeva žarnica,polprevodniški laserin superkontinuumski svetlobni vir. Predvsem superkontinuumski svetlobni vir, pod vplivom femtosekundnih ali pikosekundnih impulzov s super prehodno močjo, povzroča nelinearne učinke različnih redov v valovodu, spekter pa se močno razširi, kar lahko pokrije pas od vidne svetlobe do bližnje infrardeče svetlobe in ima močno koherenco. Poleg tega se lahko s prilagajanjem disperzije in nelinearnosti posebnega vlakna njegov spekter razširi celo na srednji infrardeči pas. Ta vrsta laserskega vira se pogosto uporablja na številnih področjih, kot so optična koherenčna tomografija, detekcija plinov, biološko slikanje in tako naprej. Zaradi omejitev svetlobnega vira in nelinearnega medija je bil zgodnji spekter superkontinuuma v glavnem ustvarjen s črpanjem optičnega stekla s trdnim laserjem, da se je spekter superkontinuuma ustvaril v vidnem območju. Od takrat so optična vlakna zaradi velikega nelinearnega koeficienta in majhnega polja prenosnega načina postopoma postala odličen medij za ustvarjanje širokopasovnega superkontinuuma. Glavni nelinearni učinki vključujejo mešanje štirih valov, modulacijsko nestabilnost, samofazno modulacijo, navzkrižno fazno modulacijo, cepitev solitonov, Ramanovo sipanje, samofrekvenčni premik solitonov itd., delež vsakega učinka pa se razlikuje tudi glede na širino vzbujevalnega impulza in disperzijo vlakna. Na splošno se superkontinuumski vir svetlobe zdaj osredotoča predvsem na izboljšanje laserske moči in razširitev spektralnega območja, pri čemer je treba pozornost nameniti njegovemu nadzoru koherence.

3 Povzetek

Ta članek povzema in pregleduje laserske vire, ki se uporabljajo za podporo tehnologiji zaznavanja vlaken, vključno z laserjem z ozko širino črte, nastavljivim laserjem z eno frekvenco in širokopasovnim belim laserjem. Podrobno so predstavljene zahteve za uporabo in stanje razvoja teh laserjev na področju zaznavanja vlaken. Z analizo njihovih zahtev in stanja razvoja sklepamo, da lahko idealen laserski vir za zaznavanje vlaken doseže ultra ozek in ultra stabilen laserski izhod v katerem koli pasu in kadar koli. Zato začnemo z laserjem z ozko širino črte, nastavljivim laserjem z ozko širino črte in laserjem z belo svetlobo s široko pasovno širino ojačanja ter z analizo njihovega razvoja poiščemo učinkovit način za uresničitev idealnega laserskega vira za zaznavanje vlaken.