Optik fiber algılama için lazer kaynağı teknolojisi, İkinci Bölüm
2.2 Tek dalga boylu taramalazer kaynağı
Lazer tek dalga boyu taramasının gerçekleştirilmesi esasen cihazın fiziksel özelliklerini kontrol etmeyi amaçlar.lazerBu prensipte, genellikle çalışma bant genişliğinin merkez dalga boyuna olan boşluk (cavity) kullanılarak, boşluk içindeki salınım yapan boyuna modun kontrolü ve seçimi sağlanarak çıkış dalga boyunun ayarlanması amacı gerçekleştirilir. Bu prensibe dayanarak, 1980'lerden itibaren, ayarlanabilir fiber lazerlerin gerçekleştirilmesi esas olarak lazerin yansıtıcı uç yüzünün yansıtıcı bir kırınım ızgarasıyla değiştirilmesi ve kırınım ızgarasının manuel olarak döndürülüp ayarlanmasıyla sağlanmıştır. 2011 yılında Zhu ve arkadaşları, dar çizgi genişliğine sahip tek dalga boylu ayarlanabilir lazer çıkışı elde etmek için ayarlanabilir filtreler kullanmıştır. 2016 yılında, Rayleigh çizgi genişliği sıkıştırma mekanizması çift dalga boylu sıkıştırmaya uygulanmış, yani çift dalga boylu lazer ayarlaması elde etmek için FBG'ye gerilim uygulanmış ve aynı zamanda çıkış lazer çizgi genişliği izlenerek 3 nm'lik bir dalga boyu ayarlama aralığı elde edilmiştir. Yaklaşık 700 Hz çizgi genişliğine sahip çift dalga boylu kararlı çıkış elde edilmiştir. 2017 yılında Zhu ve arkadaşları, tamamen optik olarak ayarlanabilir bir filtre oluşturmak için grafen ve mikro-nano fiber Bragg ızgarası kullandılar ve Brillouin lazer daraltma teknolojisiyle birleştirerek, 1550 nm civarında grafenin fototermal etkisinden yararlanarak 3,67 nm dalga boyu aralığında 750 Hz kadar düşük bir lazer çizgi genişliği ve 700 MHz/ms'lik fotokontrollü hızlı ve hassas tarama elde ettiler. Şekil 5'te gösterildiği gibi, yukarıdaki dalga boyu kontrol yöntemi temelde lazer boşluğundaki cihazın geçiş bandı merkez dalga boyunu doğrudan veya dolaylı olarak değiştirerek lazer modu seçimini gerçekleştirir.
Şekil 5 (a) Optik olarak kontrol edilebilir dalga boyunun deneysel kurulumu-ayarlanabilir fiber lazerve ölçüm sistemi;
(b) Kontrol pompasının güçlendirilmesiyle çıkış 2'deki çıkış spektrumları
2.3 Beyaz lazer ışık kaynağı
Beyaz ışık kaynağının geliştirilmesi, halojen tungsten lamba, döteryum lamba gibi çeşitli aşamalardan geçmiştir.yarı iletken lazerve süper süreklilik ışık kaynağı. Özellikle, süper süreklilik ışık kaynağı, süper geçici güce sahip femtosaniye veya pikosaniye darbelerinin uyarımı altında, dalga kılavuzunda çeşitli mertebelerde doğrusal olmayan etkiler üretir ve spektrum büyük ölçüde genişler; görünür ışıktan yakın kızılötesine kadar olan bandı kapsayabilir ve güçlü bir tutarlılığa sahiptir. Ek olarak, özel fiberin dağılımı ve doğrusal olmaması ayarlanarak, spektrumu orta kızılötesi banda kadar bile genişletilebilir. Bu tür lazer kaynağı, optik koherans tomografisi, gaz tespiti, biyolojik görüntüleme vb. gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Işık kaynağı ve doğrusal olmayan ortamın sınırlamaları nedeniyle, erken dönem süper süreklilik spektrumu esas olarak görünür aralıkta süper süreklilik spektrumu üretmek için katı hal lazer pompalama optik cam kullanılarak üretilmiştir. O zamandan beri, optik fiber, büyük doğrusal olmayan katsayısı ve küçük iletim modu alanı nedeniyle geniş bantlı süper süreklilik üretmek için mükemmel bir ortam haline gelmiştir. Başlıca doğrusal olmayan etkiler arasında dört dalga karışımı, modülasyon kararsızlığı, öz faz modülasyonu, çapraz faz modülasyonu, soliton ayrılması, Raman saçılması, soliton öz frekans kayması vb. yer alır ve her bir etkinin oranı, uyarıcı darbenin darbe genişliğine ve fiberin dağılımına göre farklılık gösterir. Genel olarak, süper süreklilik ışık kaynağı şu anda esas olarak lazer gücünü artırmaya ve spektral aralığı genişletmeye yöneliktir ve tutarlılık kontrolüne dikkat edilmektedir.
3 Özet
Bu makale, dar bant genişliğine sahip lazer, tek frekanslı ayarlanabilir lazer ve geniş bantlı beyaz lazer dahil olmak üzere fiber algılama teknolojisini desteklemek için kullanılan lazer kaynaklarını özetlemekte ve incelemektedir. Bu lazerlerin fiber algılama alanındaki uygulama gereksinimleri ve geliştirme durumu ayrıntılı olarak tanıtılmaktadır. Gereksinimleri ve geliştirme durumları analiz edilerek, fiber algılama için ideal lazer kaynağının herhangi bir bantta ve herhangi bir zamanda ultra dar ve ultra kararlı lazer çıkışı sağlayabileceği sonucuna varılmıştır. Bu nedenle, dar bant genişliğine sahip lazer, ayarlanabilir dar bant genişliğine sahip lazer ve geniş kazanç bant genişliğine sahip beyaz ışık lazerinden başlayarak, bunların gelişimini analiz ederek fiber algılama için ideal lazer kaynağını gerçekleştirmenin etkili bir yolunu buluyoruz.
Yayın tarihi: 21 Kasım 2023