Технология на лазерния източник за оптично влакнесто сензорство, част втора
2.2 Обхват с една дължина на вълнаталазерен източник
Реализацията на лазерно сканиране с една дължина на вълната е по същество за контрол на физическите свойства на устройството влазеркухина (обикновено централната дължина на вълната на работната честотна лента), така че да се постигне контрол и избор на осцилиращия надлъжен мод в кухината, така че да се постигне целта за настройване на изходната дължина на вълната. Въз основа на този принцип, още през 80-те години на миналия век, реализацията на настройваеми влакнести лазери се постига главно чрез замяна на отразяващата крайна повърхност на лазера с отразяваща дифракционна решетка и избор на мода на лазерната кухина чрез ръчно завъртане и настройване на дифракционната решетка. През 2011 г. Zhu et al. използват настройваеми филтри, за да постигнат настройваем лазерен изход с една дължина на вълната и тясна ширина на линията. През 2016 г. механизмът за компресия на ширината на линията на Rayleigh е приложен към компресия с двойна дължина на вълната, т.е. към FBG е приложено напрежение, за да се постигне настройка на лазера с двойна дължина на вълната, и едновременно с това е наблюдавана ширината на изходната лазерна линия, получавайки диапазон на настройка на дължината на вълната от 3 nm. Стабилен изход с двойна дължина на вълната и ширина на линията приблизително 700 Hz. През 2017 г. Zhu et al. използваха графен и микро-нано-влакнеста решетка на Браг, за да създадат изцяло оптичен настройваем филтър, и в комбинация с технологията за лазерно стесняване на Брилуен, използваха фототермичния ефект на графена близо до 1550 nm, за да постигнат ширина на лазерната линия до 750 Hz и фотоконтролирано бързо и точно сканиране от 700 MHz/ms в диапазона на дължината на вълната от 3,67 nm. Както е показано на Фигура 5, горният метод за контрол на дължината на вълната основно реализира избора на лазерен режим чрез пряка или непряка промяна на дължината на вълната в центъра на пропускателната лента на устройството в лазерната резонаторна камера.
Фиг. 5 (а) Експериментална настройка на оптично-управляемата дължина на вълната-регулируем фибро лазери системата за измерване;
(б) Изходни спектри на изход 2 с усилване на управляващата помпа
2.3 Източник на бяла лазерна светлина
Развитието на източниците на бяла светлина е преминало през различни етапи, като например халогенна волфрамова лампа, деутериева лампа,полупроводников лазери суперконтинуален светлинен източник. По-специално, суперконтинуалният светлинен източник, при възбуждане на фемтосекундни или пикосекундни импулси със свръхпреходна мощност, произвежда нелинейни ефекти от различни порядъци във вълновода, като спектърът е значително разширен, което може да покрие диапазона от видима светлина до близка инфрачервена област и има силна кохерентност. Освен това, чрез регулиране на дисперсията и нелинейността на специалното влакно, неговият спектър може дори да бъде разширен до средната инфрачервена лента. Този вид лазерен източник е намерил широко приложение в много области, като оптична кохерентна томография, откриване на газове, биологично изобразяване и т.н. Поради ограниченията на светлинния източник и нелинейната среда, ранният спектър на суперконтинуума се е получавал главно чрез твърдотелно лазерно напомпване на оптично стъкло, за да се получи спектърът на суперконтинуума във видимия диапазон. Оттогава оптичните влакна постепенно се превръщат в отлична среда за генериране на широколентов суперконтинуум поради големия си нелинеен коефициент и малкото поле на предавателен режим. Основните нелинейни ефекти включват четиривълново смесване, модулационна нестабилност, самофазова модулация, кръстосана фазова модулация, разделяне на солитони, Раманово разсейване, самочестотно изместване на солитони и др., като пропорцията на всеки ефект също е различна в зависимост от ширината на възбуждащия импулс и дисперсията на влакното. Като цяло, сега суперконтинуумните светлинни източници са насочени главно към подобряване на лазерната мощност и разширяване на спектралния диапазон, като се обръща внимание на контрола на кохерентността.
3 Обобщение
Тази статия обобщава и разглежда лазерните източници, използвани за поддръжка на технологията за оптично отчитане, включително лазер с тясна ширина на линията, настройваем лазер с една честота и широколентов бял лазер. Изискванията за приложение и състоянието на развитие на тези лазери в областта на оптичното отчитане са представени подробно. Чрез анализ на техните изисквания и състояние на развитие се стига до заключението, че идеалният лазерен източник за оптично отчитане може да постигне ултратясна и ултрастабилна лазерна мощност във всяка лента и по всяко време. Следователно, ние започваме с лазер с тясна ширина на линията, настройваем лазер с тясна ширина на линията и лазер с бяла светлина с широка честотна лента на усилване и откриваме ефективен начин за реализиране на идеалния лазерен източник за оптично отчитане, като анализираме тяхното развитие.
Време на публикуване: 21 ноември 2023 г.