Tecnologia de fonte laser para sensoriamento por fibra óptica - Parte Dois
2.2 Varredura de comprimento de onda únicofonte de laser
A realização da varredura de comprimento de onda único a laser consiste essencialmente em controlar as propriedades físicas do dispositivo.lasercavidade (geralmente o comprimento de onda central da largura de banda operacional), de modo a controlar e selecionar o modo longitudinal oscilante na cavidade, atingindo assim o objetivo de sintonizar 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 da face refletora do laser por uma grade de difração refletora e pela seleção do modo da cavidade do laser através da rotação e sintonização manual da grade de difração. Em 2011, Zhu et al. utilizaram filtros sintonizáveis para obter uma saída de laser sintonizável em 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, a tensão foi aplicada à FBG para obter a sintonização do laser em comprimento de onda duplo, e a largura de linha do laser de saída foi monitorada simultaneamente, obtendo-se uma faixa de sintonização de comprimento de onda de 3 nm. Saída estável em comprimento de onda duplo com uma largura de linha de aproximadamente 700 Hz. Em 2017, Zhu et al. Utilizou-se grafeno e uma grade de Bragg de micro/nanofibras para criar um filtro totalmente óptico sintonizável e, em combinação com a tecnologia de estreitamento de feixe por laser Brillouin, aproveitou-se o efeito fototérmico do grafeno próximo a 1550 nm para alcançar uma largura de linha do laser de apenas 750 Hz e uma varredura fotocontrolada rápida e precisa de 700 MHz/ms na faixa de comprimento de onda de 3,67 nm. Como mostrado na Figura 5, o método de controle de comprimento de onda descrito realiza a seleção do modo do 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 de fontes de luz branca passou por vários estágios, como a lâmpada de halogênio-tungstênio, a lâmpada de deutério,laser semicondutore fonte de luz supercontínua. Em particular, a fonte de luz supercontínua, sob a excitação de pulsos de femtosegundos ou picossegundos com potência supertransiente, produz efeitos não lineares de várias ordens no guia de ondas, e o espectro é ampliado consideravelmente, podendo cobrir a faixa da luz visível ao infravermelho próximo, apresentando forte coerência. Além disso, ajustando-se a dispersão e a não linearidade da fibra especial, seu espectro pode ser estendido até a faixa do infravermelho médio. Esse tipo de fonte de laser tem sido amplamente aplicado em diversas áreas, como tomografia de coerência óptica, detecção de gases, imagem biológica, entre outras. Devido às limitações da fonte de luz e do meio não linear, o espectro supercontínuo inicial era produzido principalmente por laser de estado sólido bombeando vidro óptico para gerar o espectro supercontínuo na faixa visível. Desde então, a fibra óptica tornou-se gradualmente um excelente meio para gerar supercontínuo de banda larga devido ao seu grande 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 frequência próprio do sóliton, 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, atualmente, o foco das fontes de luz supercontínuas é o aumento da potência do laser e a expansão da faixa espectral, com ênfase no controle da coerência.
3 Resumo
Este artigo resume e revisa as fontes de laser utilizadas para suportar a tecnologia de sensoriamento por fibra óptica, incluindo lasers de linha espectral estreita, lasers sintonizáveis de frequência única e lasers de luz branca de banda larga. Os requisitos de aplicação e o estado de desenvolvimento desses lasers no campo do sensoriamento por fibra óptica são apresentados em detalhes. Ao analisar seus requisitos e o estado de desenvolvimento, conclui-se que a fonte de laser ideal para sensoriamento por fibra óptica deve alcançar uma saída de laser ultraestreita e ultraestável em qualquer banda e a qualquer momento. Portanto, partimos do laser de linha espectral estreita, do laser sintonizável de linha espectral estreita e do laser de luz branca com ampla largura de banda de ganho, e buscamos uma maneira eficaz de obter a fonte de laser ideal para sensoriamento por fibra óptica, analisando seu desenvolvimento.
Data da publicação: 21/11/2023