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 elláserLa cavidad (generalmente la longitud de onda central del ancho de banda operativo) permite controlar y seleccionar el modo longitudinal oscilante en la cavidad, con el fin de ajustar la longitud de onda de salida. Basándose en este principio, ya en la década de 1980, la realización de láseres de fibra sintonizables se lograba principalmente reemplazando la superficie reflectante del láser por una rejilla de difracción reflectante y seleccionando el modo de la cavidad láser mediante la rotación y el ajuste manual de la rejilla de difracción. En 2011, Zhu et al. utilizaron filtros sintonizables para obtener una salida láser sintonizable de longitud de onda única 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 la FBG para lograr la sintonización láser de doble longitud de onda, y se monitorizó simultáneamente el ancho de línea del láser de salida, 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 micro-nanofibras para crear un filtro sintonizable totalmente óptico. Combinado con la tecnología de estrechamiento láser 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 fotocontrolado rápido y preciso de 700 MHz/ms en el rango de longitud de onda de 3,67 nm. Como se muestra en la Figura 5, este método de control de longitud de onda 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 las fuentes de luz blanca ha pasado por diversas etapas, como la lámpara halógena de tungsteno y la lámpara de deuterio.láser semiconductory fuente de luz supercontinua. En particular, la fuente de luz supercontinua, bajo la excitación de pulsos de femtosegundos o picosegundos con potencia supertransitoria, produce efectos no lineales de diversos órdenes en la guía de onda, y el espectro se ensancha considerablemente, cubriendo la banda desde la luz visible hasta el infrarrojo cercano, con 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 numerosos campos, como la tomografía de coherencia óptica, la detección de gases y la imagen biológica, entre otros. Debido a las limitaciones de la fuente de luz y del medio no lineal, el espectro supercontinuo inicial se producía principalmente mediante el bombeo de vidrio óptico con láseres de estado sólido para generar el espectro supercontinuo en el rango visible. Desde entonces, la fibra óptica se ha convertido gradualmente en un excelente medio para generar supercontinuo de banda ancha debido a su elevado coeficiente no lineal y al reducido campo del modo de transmisión. Los principales efectos no lineales incluyen la mezcla de cuatro ondas, la inestabilidad de modulación, la modulación autofásica, la modulación de fase cruzada, la división de solitones, la dispersión Raman, el desplazamiento autofrecuencial de solitones, etc. La proporción de cada efecto varía según el ancho de pulso del pulso de excitación y la dispersión de la fibra. En general, actualmente las fuentes de luz supercontinua se centran 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 revisa las fuentes láser utilizadas en la tecnología de detección por fibra óptica, incluyendo láseres de línea espectral estrecha, láseres sintonizables de frecuencia única y láseres de luz blanca de banda ancha. Se describen 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 dichos requisitos y su estado de desarrollo, se concluye que la fuente láser ideal para la detección por fibra óptica debe lograr una emisión láser ultraestable y de línea espectral ultraestrecha en cualquier banda y en cualquier instante. Por lo tanto, partimos del láser de línea espectral estrecha, el láser sintonizable de línea espectral estrecha y el láser de luz blanca con un amplio ancho de banda de ganancia, y buscamos una manera eficaz de obtener la fuente láser ideal para la detección por fibra óptica mediante el análisis de su desarrollo.
Fecha de publicación: 21 de noviembre de 2023