Tecnología de fuentes láser para detección por fibra óptica. Segunda parte.
2.2 Barrido de longitud de onda únicafuente láser
La realización del barrido de longitud de onda única del láser consiste esencialmente en controlar las propiedades físicas del dispositivo en ellásercavidad (generalmente la longitud de onda central del ancho de banda operativo), para lograr el control y la selección del modo longitudinal oscilante en la cavidad, para lograr el propósito de sintonizar la longitud de onda de salida. Basándose en este principio, ya en la década de 1980, la realización de láseres de fibra sintonizables se logró principalmente reemplazando una cara final reflectante del láser con una rejilla de difracción reflectante y seleccionando el modo de cavidad láser mediante la rotación y sintonización manual de la rejilla de difracción. En 2011, Zhu et al. utilizaron filtros sintonizables para lograr una salida láser sintonizable de una sola longitud de onda con un ancho de línea estrecho. En 2016, se aplicó el mecanismo de compresión de ancho de línea de Rayleigh a la compresión de doble longitud de onda, es decir, se aplicó tensión a FBG para lograr la sintonización láser de doble longitud de onda, y el ancho de línea del láser de salida se monitoreó al mismo tiempo, obteniendo un rango de sintonización de longitud de onda de 3 nm. Salida estable de doble longitud de onda con un ancho de línea de aproximadamente 700 Hz. En 2017, Zhu et al. Se utilizó grafeno y una rejilla de Bragg de fibra micro-nano para crear un filtro sintonizable totalmente óptico, y, combinado con la tecnología de estrechamiento láser de Brillouin, se aprovechó el efecto fototérmico del grafeno cerca de 1550 nm para lograr un ancho de línea láser de tan solo 750 Hz y un escaneo rápido y preciso fotocontrolado de 700 MHz/ms en el rango de longitud de onda de 3,67 nm. Como se muestra en la Figura 5, el método de control de longitud de onda descrito anteriormente permite seleccionar el modo láser modificando directa o indirectamente la longitud de onda central de la banda de paso del dispositivo en la cavidad láser.
Figura 5 (a) Configuración experimental de la longitud de onda controlable ópticamente.láser de fibra sintonizabley el sistema de medición;
(b) Espectros de salida en la salida 2 con la mejora de la bomba de control
2.3 Fuente de luz láser blanca
El desarrollo de la fuente de luz blanca ha pasado por varias etapas, como la lámpara de tungsteno halógena, la lámpara de deuterio,láser semiconductory fuente de luz de supercontinuo. En particular, la fuente de luz de supercontinuo, bajo la excitación de pulsos de femtosegundos o picosegundos con potencia supertransitoria, produce efectos no lineales de varios órdenes en la guía de ondas, y el espectro se ensancha enormemente, cubriendo la banda desde la luz visible hasta el infrarrojo cercano, y tiene una fuerte coherencia. Además, ajustando la dispersión y la no linealidad de la fibra especial, su espectro puede incluso extenderse a la banda del infrarrojo medio. Este tipo de fuente láser se ha aplicado ampliamente en muchos campos, como la tomografía de coherencia óptica, la detección de gases, la imagen biológica, etc. Debido a la limitación de la fuente de luz y el medio no lineal, el espectro de supercontinuo inicial se producía principalmente mediante el bombeo de vidrio óptico con láser de estado sólido para producir el espectro de supercontinuo en el rango visible. Desde entonces, la fibra óptica se ha convertido gradualmente en un medio excelente para generar supercontinuo de banda ancha debido a su gran coeficiente no lineal y pequeño campo de modo de transmisión. Los principales efectos no lineales incluyen la mezcla de cuatro ondas, la inestabilidad de modulación, la automodulación de fase, la modulación de fase cruzada, la división de solitones, la dispersión Raman, el desplazamiento de autofrecuencia de solitones, etc. La proporción de cada efecto varía según el ancho del pulso de excitación y la dispersión de la fibra. En general, actualmente la fuente de luz de supercontinuo se centra principalmente en mejorar la potencia del láser y ampliar el rango espectral, prestando especial atención al control de su coherencia.
3 Resumen
Este artículo resume y analiza las fuentes láser utilizadas para la tecnología de detección por fibra óptica, incluyendo láseres de ancho de línea estrecho, láseres sintonizables de frecuencia única y láseres blancos de banda ancha. Se presentan en detalle los requisitos de aplicación y el estado de desarrollo de estos láseres en el campo de la detección por fibra óptica. Tras analizar sus requisitos y estado de desarrollo, se concluye que la fuente láser ideal para la detección por fibra óptica debe lograr una salida láser ultraestable y de ancho de línea ultraestrecho en cualquier banda y en cualquier momento. Por lo tanto, partimos de los láseres de ancho de línea estrecho, los láseres sintonizables de ancho de línea estrecho y los láseres de luz blanca con amplio ancho de banda de ganancia, y encontramos una manera eficaz de lograr la fuente láser ideal para la detección por fibra óptica mediante el análisis de su desarrollo.
Fecha de publicación: 21 de noviembre de 2023