Laserbrontechnologie voor optische vezeldetectie, deel twee

Laserbrontechnologie voor optische vezeldetectie, deel twee

2.2 Enkele golflengte sweeplaserbron

De realisatie van laser-single-golflengte-sweep is in essentie bedoeld om de fysieke eigenschappen van het apparaat in delaserholte (meestal de middelste golflengte van de werkbandbreedte), om de controle en selectie van de oscillerende longitudinale modus in de holte te bereiken, om zo het doel van het afstemmen van de uitvoergolflengte te bereiken. Gebaseerd op dit principe werd de realisatie van afstembare fiberlasers al in de jaren 80 voornamelijk bereikt door een reflecterend uiteinde van de laser te vervangen door een reflecterend diffractierooster, en de laserholtemodus te selecteren door het diffractierooster handmatig te roteren en af ​​te stemmen. In 2011 gebruikten Zhu et al. afstembare filters om een ​​afstembare laseruitvoer met één golflengte en een smalle lijnbreedte te bereiken. In 2016 werd het Rayleigh-lijnbreedtecompressiemechanisme toegepast op compressie met twee golflengten, dat wil zeggen dat er spanning werd uitgeoefend op FBG om laserafstemming met twee golflengten te bereiken, en dat de uitvoerlijnbreedte van de laser tegelijkertijd werd bewaakt, waardoor een golflengteafstemmingsbereik van 3 nm werd verkregen. Stabiele uitvoer met twee golflengten met een lijnbreedte van ongeveer 700 Hz. In 2017, Zhu et al. Gebruikte grafeen en micro-nanovezel-Bragg-rooster om een ​​volledig optisch afstembaar filter te maken, en gecombineerd met Brillouin laservernauwingstechnologie, gebruikte het fotothermische effect van grafeen rond 1550 nm om een ​​laserlijnbreedte van slechts 750 Hz en een fotogestuurde, snelle en nauwkeurige scanning van 700 MHz/ms in het golflengtebereik van 3,67 nm te bereiken. Zoals weergegeven in figuur 5. De bovenstaande golflengteregelmethode realiseert de lasermodusselectie in principe door direct of indirect de golflengte van het doorlaatbandcentrum van het apparaat in de laserholte te wijzigen.

Figuur 5 (a) Experimentele opstelling van de optisch bestuurbare golflengte-instelbare fiberlaseren het meetsysteem;

(b) Uitgangsspectra bij uitgang 2 met de verbetering van de regelende pomp

2.3 Witte laserlichtbron

De ontwikkeling van de witte lichtbron heeft verschillende stadia doorgemaakt, zoals de halogeenlamp, de deuteriumlamp,halfgeleiderlaseren supercontinuüm lichtbron. In het bijzonder produceert de supercontinuüm lichtbron, onder excitatie van femtoseconde of picoseconde pulsen met supertransiënt vermogen, niet-lineaire effecten van verschillende ordes in de golfgeleider, en wordt het spectrum sterk verbreed, wat de band van zichtbaar licht tot nabij-infrarood kan bestrijken, en een sterke coherentie heeft. Bovendien kan, door de dispersie en niet-lineariteit van de speciale vezel aan te passen, het spectrum zelfs worden uitgebreid tot de mid-infraroodband. Dit type laserbron is veelvuldig toegepast in vele vakgebieden, zoals optische coherentietomografie, gasdetectie, biologische beeldvorming, enzovoort. Vanwege de beperkingen van de lichtbron en het niet-lineaire medium, werd het vroege supercontinuümspectrum voornamelijk geproduceerd door middel van vastestoflasers die optisch glas pompten om het supercontinuümspectrum in het zichtbare bereik te produceren. Sindsdien is optische vezel geleidelijk een uitstekend medium geworden voor het genereren van breedband supercontinuüm vanwege de grote niet-lineaire coëfficiënt en het kleine transmissiemodusveld. De belangrijkste niet-lineaire effecten zijn onder meer vier-golfmenging, modulatie-instabiliteit, zelffasemodulatie, kruisfasemodulatie, solitonsplitsing, Ramanverstrooiing, solitonzelffrequentieverschuiving, enz. De verhouding van elk effect verschilt ook afhankelijk van de pulsbreedte van de excitatiepuls en de spreiding van de vezel. Over het algemeen richt de supercontinuümlichtbron zich tegenwoordig vooral op het verbeteren van het laservermogen en het vergroten van het spectrale bereik, waarbij aandacht wordt besteed aan de coherentiecontrole.

3 Samenvatting

Dit artikel vat de laserbronnen samen en bespreekt ze die gebruikt worden ter ondersteuning van fiberdetectietechnologie, waaronder lasers met smalle lijnbreedte, afstembare lasers met een enkele frequentie en breedbandige witte lasers. De toepassingsvereisten en ontwikkelingsstatus van deze lasers op het gebied van fiberdetectie worden gedetailleerd beschreven. Door hun vereisten en ontwikkelingsstatus te analyseren, wordt geconcludeerd dat de ideale laserbron voor fiberdetectie een ultrasmalle en ultrastabiele laseroutput kan bereiken op elke band en op elk tijdstip. Daarom beginnen we met lasers met smalle lijnbreedte, afstembare lasers met smalle lijnbreedte en witlichtlasers met een brede versterkingsbandbreedte, en ontdekken we een effectieve manier om de ideale laserbron voor fiberdetectie te realiseren door hun ontwikkeling te analyseren.