AplikaceJednofrekvenční polovodičový laserv přesném měření interference světelných vln
Aplikace jediné frekvencepolovodičový laserv oblastech přesného měření, jako jsou hydrofony s optickými vlákny a pozemní interferometry, a je hloubkově analyzován klíčový vliv výkonu laseru na výkon interferometrických systémů.
Základní struktura a princip fungování systému: Systém hydrofonů s optickými vlákny se skládá hlavně ze snímací hlavy a interferometru (na příkladu interferometru MZ). Základním principem je, že zvukový signál (zvukový tlak Δp) působí na snímací hlavu a způsobuje změny v délce a indexu lomu snímacího vlákna ovinutého kolem dutého válce, a tím i změny v optické dráze. Tato malá změna optické dráhy (tj. fázová změna) je detekována interferometrem s vysokou citlivostí.
1. Senzorová hlavice: Její hlavní funkcí je převádět zvukové vibrace na změny v optické dráze interferometru. Koeficient citlivosti s souvisí s faktory, jako je délka vlákna L, a delší snímací vlákna jsou výhodná pro zlepšení citlivosti systému.
2. Interferometr: Je to „nejlepší zbraň“ pro detekci malých fázových změn. Intenzita výstupního světla má kosinusový vztah s fázovým rozdílem. Stabilizací statického fázového odchylku φ ₀ v ortogonálním operačním bodě ((m+1/2)π) může systém dosáhnout nejvyšší citlivosti detekce.
3. Klíčové parametry světelného zdroje, které ovlivňují výkon systému: Článek se zaměřuje na analýzu omezení výkonu laseru při dosahování vysokého fázového rozlišení (s cílem ≤ 1 μ rad).
4. LaserFrekvenční šum a šířka čáry: Frekvenční šum laseru může způsobovat interferenční fázový šum, čímž snižuje viditelnost interferenčních proužků. U interferometru s optickým rozdílem dráhy přibližně 1 metr musí být pro dosažení fázového rozlišení 1 μrad šířka čáry laseru menší než přibližně 30 Hz. To je velmi vysoký požadavek na frekvenční stabilituzdroj světla.
5. Šum intenzity laseru: Relativní šum intenzity (RIN) laseru bude přímo převeden na fázovou chybu interferenčního signálu. Pro dosažení fázového rozlišení 1 μ rad při typickém výkonu detekčního světla (~100 μ W) je nutné snížit RIN laseru pod -120 dB. To je velmi vysoký požadavek na stabilitu intenzity světelného zdroje.
Stručně řečeno, analýzou hydrofonního systému s optickými vlákny jsou rozpracovány přísné požadavky na jádrový světelný zdroj – jednofrekvenční polovodičový laser – z hlediska extrémně úzké šířky čáry (vysoká frekvenční stabilita) a extrémně nízké intenzity šumu při přesném měření založeném na principu interference a jsou prezentovány problémy se stabilizací laserové frekvence, kterým čelí rozsáhlé systémové aplikace.
Čas zveřejnění: 7. dubna 2026