Lézerforrás technológia az optikai szál érzékeléséhez Második rész
2.2 Egy hullámhosszú sweeplézerforrás
A lézeres egy hullámhossz sweep megvalósítása lényegében az eszköz fizikai tulajdonságainak szabályozását szolgáljalézerüreg (általában az üzemi sávszélesség középső hullámhossza), hogy az üregben az oszcilláló longitudinális üzemmód szabályozását és kiválasztását érjük el, hogy elérjük a kimeneti hullámhossz hangolásának célját. Ezen az elven alapulva a hangolható szálas lézerek megvalósítását már az 1980-as években főként a lézer fényvisszaverő homlokfelületének fényvisszaverő diffrakciós ráccsal való helyettesítésével, a lézerüreg mód kiválasztásával pedig a diffrakciós rács kézi forgatásával és hangolásával valósították meg. 2011-ben Zhu et al. hangolható szűrőket használt az egyhullámhosszú hangolható lézerkimenet eléréséhez keskeny vonalszélességgel. 2016-ban a Rayleigh vonalszélesség-kompressziós mechanizmust alkalmazták a kettős hullámhosszú tömörítéshez, azaz feszültséget alkalmaztak az FBG-re a kettős hullámhosszú lézerhangolás elérése érdekében, és ezzel egyidejűleg a kimeneti lézer vonalszélességét figyelték, így 3-as hullámhossz-hangolási tartományt kaptak. nm. Kettős hullámhosszú stabil kimenet körülbelül 700 Hz vonalszélességgel. 2017-ben Zhu et al. grafént és mikro-nanoszálas Bragg-rácsot használt egy teljesen optikailag hangolható szűrő elkészítéséhez, valamint a Brillouin lézeres szűkítő technológiával kombinálva a grafén fototermikus hatását 1550 nm-hez közel 750 Hz-es lézervonal-szélesség elérésére, valamint fotovezérelt gyors és 700 MHz/ms pontos pásztázás a 3,67 nm-es hullámhossz-tartományban. Amint az 5. ábrán látható. A fenti hullámhossz-szabályozási módszer alapvetően a lézer üzemmód kiválasztását valósítja meg a lézerüregben lévő eszköz áteresztősáv középső hullámhosszának közvetlen vagy közvetett megváltoztatásával.
5. ábra (a) Az optikailag vezérelhető hullámhossz kísérleti beállításahangolható szálas lézerés a mérési rendszer;
(b) Kimeneti spektrumok a 2. kimeneten a vezérlőszivattyú továbbfejlesztésével
2.3 Fehér lézerfényforrás
A fehér fényforrás fejlesztése különböző szakaszokon ment keresztül, például halogén volfrámlámpa, deutériumlámpa,félvezető lézerés szuperkontinuális fényforrás. Különösen a szuperkontinuum fényforrás femtoszekundumos vagy pikoszekundumos impulzusok szupertranziens teljesítménnyel történő gerjesztése alatt különböző rendű nemlineáris hatásokat hoz létre a hullámvezetőben, és a spektrum nagymértékben kiszélesedik, ami lefedi a látható fénytől a közeli infravörösig terjedő sávot, és erős koherenciája van. Ráadásul a speciális szál diszperziójának és nemlinearitásának beállításával a spektruma akár a középső infravörös sávig is kiterjeszthető. Ezt a fajta lézerforrást számos területen széles körben alkalmazzák, mint például az optikai koherencia tomográfia, a gázdetektálás, a biológiai képalkotás és így tovább. A fényforrás és a nemlineáris közeg korlátozottsága miatt a korai szuperkontinuum spektrumot főként szilárdtest lézerrel szivattyúzták optikai üveggel, hogy a szuperkontinuum spektrumot a látható tartományban állítsák elő. Azóta az optikai szál nagy nemlineáris együtthatója és kis átviteli módusa miatt fokozatosan kiváló közeggé vált szélessávú szuperkontinuum előállítására. A fő nemlineáris hatások közé tartozik a négyhullámú keveredés, a modulációs instabilitás, az önfázisú moduláció, a keresztfázisú moduláció, a szoliton felosztás, a Raman-szórás, a szoliton önfrekvencia-eltolódás stb., és az egyes hatások aránya is eltérő a hatástól függően. a gerjesztő impulzus impulzusszélessége és a szál diszperziója. Általánosságban elmondható, hogy most a szuperkontinuális fényforrás elsősorban a lézerteljesítmény javítására és a spektrális tartomány bővítésére irányul, és figyelni kell a koherencia szabályozására.
3 Összefoglalás
Ez a cikk összefoglalja és áttekinti a szálérzékelő technológia támogatására használt lézerforrásokat, beleértve a keskeny vonalszélességű lézert, az egyfrekvenciás hangolható lézert és a szélessávú fehér lézert. Részletesen bemutatjuk ezen lézerek alkalmazási követelményeit és fejlesztési állapotát a szálérzékelés területén. Igényeiket és fejlesztési állapotukat elemezve arra a következtetésre jutottak, hogy az ideális lézerforrás a szálérzékeléshez bármilyen sávban és bármikor ultra keskeny és ultrastabil lézerkimenetet tud elérni. Ezért a keskeny vonalszélességű lézerrel, a hangolható keskeny vonalszélességű lézerrel és a széles sávszélességű fehér fényű lézerrel kezdjük, és ezek fejlődésének elemzésével hatékony módszert találunk a szálérzékeléshez ideális lézerforrás megvalósítására.
Feladás időpontja: 2023. november 21