Lézerforrás-technológia optikai szálas érzékeléshez, második rész
2.2 Egyhullámú pásztázáslézerforrás
A lézeres egyhullámú pásztázás megvalósítása lényegében az eszköz fizikai tulajdonságainak szabályozására szolgál alézerüreg (általában a működési sávszélesség középső hullámhossza), hogy megvalósítsák az üregben lévő oszcilláló longitudinális módus szabályozását és kiválasztását, és ezáltal a kimeneti hullámhossz hangolásának célját. Ezen elv alapján már az 1980-as években is a hangolható szálas lézerek megvalósítását főként a lézer fényvisszaverő végfelületének fényvisszaverő diffrakciós ráccsal való helyettesítésével, és a lézer üreg módjának kiválasztásával a diffrakciós rács manuális forgatásával és hangolásával érték el. 2011-ben Zhu és munkatársai hangolható szűrőket használtak egyhullámú, hangolható lézerkimenet eléréséhez keskeny vonalszélességgel. 2016-ban Rayleigh vonalszélesség-tömörítési mechanizmust alkalmaztak a kettős hullámhosszú tömörítésre, azaz feszültséget alkalmaztak az száloptikára a kettős hullámhosszú lézerhangolás eléréséhez, és egyidejűleg figyelték a kimeneti lézer vonalszélességét, így 3 nm hullámhossz-hangolási tartományt kaptak. Kettős hullámhosszú, stabil kimenet körülbelül 700 Hz vonalszélességgel. 2017-ben Zhu és munkatársai... grafént és mikro-nanoszálas Bragg-rácsot használt egy teljesen optikai hangolható szűrő létrehozásához, és a Brillouin lézeres szűkítő technológiával kombinálva a grafén 1550 nm közelében lévő fototermikus hatását kihasználva akár 750 Hz-es lézervonalszélességet és 700 MHz/ms fotovezérelt gyors és pontos pásztázást ért el a 3,67 nm-es hullámhossztartományban. Amint az az 5. ábrán látható, a fenti hullámhossz-szabályozási módszer alapvetően a lézer üzemmód kiválasztását a lézerüregben lévő eszköz átviteli sávjának középső hullámhosszának közvetlen vagy közvetett változtatásával valósítja meg.
5. ábra (a) Az optikailag szabályozható hullámhossz-mérő kísérleti beállításahangolható szálas lézerés a mérési rendszer;
(b) Kimeneti spektrumok a 2. kimeneten a vezérlőszivattyú erősítésével
2.3 Fehér lézerfényforrás
A fehér fényforrások fejlesztése különböző szakaszokon ment keresztül, mint például a halogén volfrámlámpák, a deutériumlámpák,félvezető lézerés szuperkontinuum fényforrás. Különösen a szuperkontinuum fényforrás femtoszekundumos vagy pikoszekundumos, szupertranziens teljesítményű impulzusok gerjesztése alatt különböző rendű nemlineáris effektusokat hoz létre a hullámvezetőben, és a spektrum jelentősen kiszélesedik, amely a látható fénytől a közeli infravörösig terjedő sávot lefedi, és erős koherenciával rendelkezik. Ezenkívül a speciális szál diszperziójának és nemlinearitásának beállításával a spektruma akár a közép-infravörös sávig is kiterjeszthető. Az ilyen típusú lézerforrást számos területen széles körben alkalmazzák, például optikai koherencia tomográfiában, gázérzékelésben, biológiai képalkotásban és így tovább. A fényforrás és a nemlineáris közeg korlátai miatt a korai szuperkontinuum spektrumot főként szilárdtest lézerrel pumpált optikai üveggel állították elő, hogy a látható tartományban szuperkontinuum spektrumot hozzanak létre. Azóta az optikai szál fokozatosan kiváló közeggé vált a szélessávú szuperkontinuum előállításához, nagy nemlineáris együtthatója és kis átviteli módus mezője miatt. A főbb nemlineáris hatások közé tartozik a négyhullámú keverés, a modulációs instabilitás, az önfázisú moduláció, a keresztfázisú moduláció, a szoliton-felhasadás, a Raman-szórás, a szoliton önfrekvencia-eltolása stb., és az egyes hatások aránya a gerjesztőimpulzus impulzusszélességétől és a szál diszperziójától függően is eltérő. Általánosságban elmondható, hogy a szuperkontinuum fényforrás manapság elsősorban a lézerteljesítmény javítására és a spektrális tartomány kiterjesztésére irányul, és figyelmet fordít a koherencia szabályozására.
3 Összefoglalás
Ez a tanulmány összefoglalja és áttekintést nyújt a száloptikás érzékelési technológia támogatására használt lézerforrásokról, beleértve a keskeny vonalszélességű lézert, az egyfrekvenciás hangolható lézert és a szélessávú fehér lézert. Részletesen bemutatja ezen lézerek alkalmazási követelményeit és fejlesztési állapotát a száloptikás érzékelés területén. Követelményeik és fejlesztési állapotuk elemzésével arra a következtetésre jutottunk, hogy a száloptikás érzékeléshez ideális lézerforrás ultrakeskeny és ultrastabil lézerkimenetet tud elérni bármilyen sávban és bármikor. Ezért a keskeny vonalszélességű lézerrel, a hangolható keskeny vonalszélességű lézerrel és a széles erősítésű sávszélességű fehér fényű lézerrel kezdjük, és fejlesztésük elemzésével hatékony módszert találunk a száloptikás érzékeléshez ideális lézerforrás megvalósítására.
Közzététel ideje: 2023. november 21.