UygulamaTek Frekanslı Yarı İletken LazerIşık Dalga Girişiminin Hassas Ölçümü
Tek frekansın uygulanmasıyarı iletken lazerFiber optik hidrofoni ve yer dinleme interferometreleri gibi hassas ölçüm alanlarındaki uygulamalar ele alınmakta ve lazer performansının interferometre sistemlerinin performansı üzerindeki temel etkisi derinlemesine analiz edilmektedir.
Sistemin temel yapısı ve çalışma prensibi: Fiber optik hidrofoni sistemi esas olarak bir algılama başlığı ve bir interferometreden (örnek olarak MZ interferometresi) oluşur. Temel prensip, ses sinyalinin (ses basıncı Δp) algılama başlığına etki etmesi ve içi boş silindir etrafına sarılmış algılama fiberinin uzunluğunda ve kırılma indeksinde değişikliklere neden olarak optik yolda değişiklikler oluşturmasıdır. Bu küçük optik yol değişikliği (yani faz değişikliği), bir interferometre tarafından yüksek hassasiyetle algılanır.
1. Sensör başlığı: Temel işlevi, ses titreşimlerini interferometrenin optik yolundaki değişikliklere dönüştürmektir. Hassasiyet katsayısı s, fiber uzunluğu L gibi faktörlerle ilişkilidir ve daha uzun algılama fiberleri sistem hassasiyetini artırmak için faydalıdır.
2. İnterferometre: Küçük faz değişimlerini tespit etmek için "en iyi silah"tır. Çıkış ışık yoğunluğu, faz farkıyla kosinüs ilişkisine sahiptir. Statik faz sapması φ ₀'yi ortogonal çalışma noktasında ((m+1/2) π) sabitleyerek, sistem en yüksek algılama hassasiyetine ulaşabilir.
3. Sistem performansını etkileyen temel ışık kaynağı parametreleri: Bu makale, yüksek faz çözünürlüğüne (≤ 1 μ rad hedefiyle) ulaşmada lazer performansının sınırlamalarının analizine odaklanmaktadır.
4. LazerFrekans gürültüsü ve çizgi genişliği: Lazerin frekans gürültüsü, girişim faz gürültüsüne neden olarak girişim saçaklarının görünürlüğünü azaltabilir. Yaklaşık 1 metre optik yol farkına sahip bir interferometre için, 1 μ rad'lık bir faz çözünürlüğü elde etmek için lazerin çizgi genişliğinin yaklaşık 30 Hz'den az olması gerekir. Bu, frekans kararlılığı için çok yüksek bir gereksinimdir.ışık kaynağı.
5. Lazer yoğunluk gürültüsü: Lazerin bağıl yoğunluk gürültüsü (RIN), doğrudan girişim sinyalinin faz hatasına dönüştürülecektir. Tipik bir algılama ışık gücünde (~100 μW) 1 μrad'lık bir faz çözünürlüğü elde etmek için, lazerin RIN'inin -120 dB'nin altına düşürülmesi gerekir. Bu, ışık kaynağı yoğunluğunun kararlılığı için çok yüksek bir gereksinimdir.
Özetle, fiber optik hidrofon sisteminin analiziyle, girişim prensibine dayalı hassas ölçümlerde son derece dar çizgi genişliği (yüksek frekans kararlılığı) ve son derece düşük yoğunluklu gürültü açısından temel ışık kaynağı olan tek frekanslı yarı iletken lazer için gereken katı şartlar detaylandırılmış ve büyük ölçekli sistem uygulamalarında karşılaşılan lazer frekans stabilizasyonu zorlukları sunulmuştur.
Yayın tarihi: 07-08-2026