Technologie laserového zdroje pro snímání optickými vlákny, druhá část
2.2 Rozmítání jedné vlnové délkylaserový zdroj
Realizace laserového záběru s jednou vlnovou délkou spočívá v podstatě v řízení fyzikálních vlastností zařízení vlaserdutiny (obvykle střední vlnová délka provozního šířkového pásma), aby se dosáhlo řízení a výběru oscilačního podélného módu v dutině, a tím i účelu ladění výstupní vlnové délky. Na základě tohoto principu byla již v 80. letech 20. století realizace laditelných vláknových laserů dosažena především nahrazením reflexní čelní plochy laseru reflexní difrakční mřížkou a výběrem módu laserové dutiny ručním otáčením a laděním difrakční mřížky. V roce 2011 Zhu a kol. použili laditelné filtry k dosažení laditelného laserového výstupu s jednou vlnovou délkou a úzkou šířkou čáry. V roce 2016 byl použit Rayleighův mechanismus komprese šířky čáry pro kompresi s dvojitou vlnovou délkou, tj. na FBG bylo aplikováno napětí pro dosažení ladění laseru s dvojitou vlnovou délkou a současně byla monitorována šířka čáry výstupního laseru, čímž se dosáhlo rozsahu ladění vlnové délky 3 nm. Stabilní výstup s dvojitou vlnovou délkou a šířkou čáry přibližně 700 Hz. V roce 2017 Zhu a kol. použili grafen a mikro-nanovláknovou Braggovu mřížku k výrobě plně optického laditelného filtru a v kombinaci s technologií Brillouin laserového zužování využili fototermální efekt grafenu v blízkosti 1550 nm k dosažení šířky laserového záření až 750 Hz a fotořízeného rychlého a přesného skenování 700 MHz/ms v rozsahu vlnových délek 3,67 nm. Jak je znázorněno na obrázku 5. Výše uvedená metoda řízení vlnové délky v podstatě realizuje výběr laserového režimu přímou nebo nepřímou změnou střední vlnové délky propustného pásma zařízení v laserové dutině.
Obr. 5 (a) Experimentální nastavení opticky řiditelného zařízení pro měření vlnové délkyladitelný vláknový lasera měřicí systém;
(b) Výstupní spektra na výstupu 2 se zesílením řídicí pumpy
2.3 Zdroj bílého laserového světla
Vývoj zdrojů bílého světla prošel různými fázemi, jako například halogenová wolframová výbojka, deuteriová výbojka,polovodičový lasera superkontinuální světelný zdroj. Zejména superkontinuální světelný zdroj, při buzení femtosekundovými nebo pikosekundovými pulzy se supertransientním výkonem, produkuje ve vlnovodu nelineární efekty různých řádů a spektrum se značně rozšiřuje, což může pokrýt pásmo od viditelného světla až po blízké infračervené záření a má silnou koherenci. Navíc úpravou disperze a nelinearity speciálního vlákna lze jeho spektrum rozšířit i do středního infračerveného pásma. Tento typ laserového zdroje se široce uplatňuje v mnoha oblastech, jako je optická koherentní tomografie, detekce plynů, biologické zobrazování atd. Vzhledem k omezením světelného zdroje a nelineárního média bylo rané spektrum superkontinua vytvářeno hlavně laserovým buzením optického skla v pevné fázi, aby se vytvořilo spektrum superkontinua ve viditelné oblasti. Od té doby se optické vlákno postupně stalo vynikajícím médiem pro generování širokopásmového superkontinua díky svému velkému nelineárnímu koeficientu a malému přenosovému módu. Mezi hlavní nelineární jevy patří čtyřvlnové míchání, modulační nestabilita, fázová modulace s vlastním rozptylem, fázová modulace s křížovou fází, štěpení solitonů, Ramanův rozptyl, posun vlastní frekvence solitonů atd. a podíl každého jevu se také liší v závislosti na šířce budicího impulsu a disperzi vlákna. Obecně se nyní superkontinuální světelný zdroj zaměřuje především na zlepšení laserového výkonu a rozšíření spektrálního rozsahu a věnuje se pozornost jeho řízení koherence.
3 Shrnutí
Tento článek shrnuje a recenzuje laserové zdroje používané k podpoře technologie vláknového snímání, včetně laseru s úzkou šířkou čáry, laditelného laseru s jednou frekvencí a širokopásmového bílého laseru. Podrobně jsou představeny aplikační požadavky a stav vývoje těchto laserů v oblasti vláknového snímání. Analýzou jejich požadavků a stavu vývoje se dochází k závěru, že ideální laserový zdroj pro vláknové snímání může dosáhnout ultraúzkého a ultrastabilního laserového výstupu v jakémkoli pásmu a kdykoli. Proto začneme s laserem s úzkou šířkou čáry, laditelným laserem s úzkou šířkou čáry a laserem s bílým světlem se širokou šířkou pásma zisku a analýzou jejich vývoje najdeme efektivní způsob, jak realizovat ideální laserový zdroj pro vláknové snímání.
Čas zveřejnění: 21. listopadu 2023