Tecnologia de fonte de laser para detecção de fibra óptica - Parte Dois

Tecnologia de fonte de laser para detecção de fibra óptica - Parte Dois

2.2 Varredura de comprimento de onda únicofonte de laser

A realização da varredura de comprimento de onda único do laser é essencialmente para controlar as propriedades físicas do dispositivo nolasercavidade (geralmente o comprimento de onda central da largura de banda operacional), de modo a obter o controle e a seleção do modo longitudinal oscilante na cavidade, de modo a atingir o propósito de ajustar o comprimento de onda de saída. Com base nesse princípio, já na década de 1980, a realização de lasers de fibra sintonizáveis ​​foi alcançada principalmente pela substituição de uma face final reflexiva do laser por uma grade de difração reflexiva e pela seleção do modo de cavidade do laser girando e ajustando manualmente a grade de difração. Em 2011, Zhu et al. usaram filtros sintonizáveis ​​para obter saída de laser sintonizável de comprimento de onda único com largura de linha estreita. Em 2016, o mecanismo de compressão de largura de linha de Rayleigh foi aplicado à compressão de comprimento de onda duplo, ou seja, o estresse foi aplicado ao FBG para obter o ajuste do laser de comprimento de onda duplo, e a largura de linha do laser de saída foi monitorada ao mesmo tempo, obtendo uma faixa de ajuste de comprimento de onda de 3 nm. Saída estável de comprimento de onda duplo com uma largura de linha de aproximadamente 700 Hz. Em 2017, Zhu et al. grafeno e uma rede de Bragg de micro-nanofibras foram utilizados para criar um filtro ajustável totalmente óptico e, combinados com a tecnologia de estreitamento a laser Brillouin, o efeito fototérmico do grafeno próximo a 1550 nm foi utilizado para atingir uma largura de linha de laser de até 750 Hz e uma varredura fotocontrolada, rápida e precisa, de 700 MHz/ms na faixa de comprimento de onda de 3,67 nm. Conforme mostrado na Figura 5, o método de controle de comprimento de onda acima realiza basicamente a seleção do modo laser alterando, direta ou indiretamente, o comprimento de onda central da banda de passagem do dispositivo na cavidade do laser.

Fig. 5 (a) Configuração experimental do comprimento de onda controlável opticamentelaser de fibra sintonizávele o sistema de medição;

(b) Espectros de saída na saída 2 com o aumento da bomba de controle

2.3 Fonte de luz laser branca

O desenvolvimento da fonte de luz branca passou por vários estágios, como lâmpada de tungstênio halógena, lâmpada de deutério,laser semicondutore fonte de luz supercontínua. Em particular, a fonte de luz supercontínua, sob a excitação de pulsos de femtossegundos ou picossegundos com potência supertransitória, produz efeitos não lineares de várias ordens no guia de ondas, e o espectro é bastante ampliado, o que pode cobrir a faixa da luz visível ao infravermelho próximo, e tem forte coerência. Além disso, ajustando a dispersão e a não linearidade da fibra especial, seu espectro pode até ser estendido para a faixa do infravermelho médio. Esse tipo de fonte de laser tem sido amplamente aplicado em muitos campos, como tomografia de coerência óptica, detecção de gases, imagens biológicas e assim por diante. Devido à limitação da fonte de luz e do meio não linear, o espectro supercontínua inicial era produzido principalmente por vidro óptico de bombeamento de laser de estado sólido para produzir o espectro supercontínua na faixa visível. Desde então, a fibra óptica tornou-se gradualmente um excelente meio para gerar supercontínua de banda larga devido ao seu alto coeficiente não linear e pequeno campo de modo de transmissão. Os principais efeitos não lineares incluem mistura de quatro ondas, instabilidade de modulação, automodulação de fase, modulação de fase cruzada, divisão de sólitons, espalhamento Raman, deslocamento de autofrequência de sólitons, etc., e a proporção de cada efeito também varia de acordo com a largura do pulso de excitação e a dispersão da fibra. Em geral, a fonte de luz supercontínua agora visa principalmente melhorar a potência do laser e expandir a faixa espectral, com atenção especial ao seu controle de coerência.

3 Resumo

Este artigo resume e analisa as fontes de laser utilizadas para suportar a tecnologia de detecção de fibra óptica, incluindo laser de largura de linha estreita, laser sintonizável de frequência única e laser branco de banda larga. Os requisitos de aplicação e o status de desenvolvimento desses lasers na área de detecção de fibra óptica são apresentados em detalhes. Ao analisar seus requisitos e status de desenvolvimento, conclui-se que a fonte de laser ideal para detecção de fibra óptica pode atingir uma saída de laser ultrafina e ultraestável em qualquer banda e a qualquer momento. Portanto, começamos com laser de largura de linha estreita, laser sintonizável de largura de linha estreita e laser de luz branca com ampla largura de banda de ganho, e descobrimos uma maneira eficaz de obter a fonte de laser ideal para detecção de fibra óptica, analisando seu desenvolvimento.