Laserlähdetekniikka valokuitutunnistukseen Osa 2

Laserlähdetekniikka valokuitutunnistukseen Osa 2

2.2 Yhden aallonpituuden pyyhkäisylaserlähde

Laserin yhden aallonpituuden pyyhkäisyn toteuttaminen on olennaisesti laitteen fyysisten ominaisuuksien hallintaalaseronkalo (yleensä toimintakaistanleveyden keskiaallonpituus), jotta saavutetaan värähtelevän pitkittäismoodin ohjaus ja valinta ontelossa, jotta saavutetaan lähtöaallonpituuden virityksen tarkoitus. Tällä periaatteella virittävien kuitulaserien toteutus saavutettiin jo 1980-luvulla pääosin korvaamalla laserin heijastava päätypinta heijastavalla diffraktiohilalla ja valitsemalla laserontelomuoto manuaalisesti pyörittämällä ja virittämällä diffraktiohilaa. Vuonna 2011 Zhu et al. käytti viritettäviä suodattimia yhden aallonpituuden viritettävän laserlähdön saavuttamiseksi kapealla viivanleveydellä. Vuonna 2016 Rayleighin viivanleveyden pakkausmekanismia sovellettiin kaksoisaallonpituuskompressioon, eli FBG:hen kohdistettiin jännitystä kaksoisaallonpituuden laservirityksen saavuttamiseksi, ja laserin ulostuloviivan leveyttä tarkkailtiin samanaikaisesti, jolloin aallonpituuden viritysalueeksi saatiin 3 nm. Kahden aallonpituuden vakaa lähtö, jonka linjan leveys on noin 700 Hz. Vuonna 2017 Zhu et al. käytti grafeenia ja mikro-nanokuitua Bragg-hilaa tehdäkseen täysin optisen viritettävän suodattimen ja yhdistettynä Brillouinin laserkavennusteknologiaan, käytti grafeenin fototermistä vaikutusta lähes 1550 nm:n aallonpituudella saavuttaakseen laserviivan leveyden jopa 750 Hz ja valoohjatun nopean ja tarkka pyyhkäisy 700 MHz/ms aallonpituusalueella 3,67 nm. Kuten kuvasta 5. Yllä oleva aallonpituuden ohjausmenetelmä toteuttaa periaatteessa lasertilan valinnan muuttamalla suoraan tai epäsuorasti laitteen päästökaistan keskiaallonpituutta laserontelossa.

Kuva 5 (a) Optisesti ohjattavan aallonpituuden kokeellinen asetusviritettävä kuitu laserja mittausjärjestelmä;

(b) Lähtöspektrit lähdössä 2 ohjauspumpun parannuksella

2.3 Valkoinen laservalolähde

Valkoisen valonlähteen kehitys on kokenut eri vaiheita, kuten halogeenivolframilamppu, deuteriumlamppu,puolijohdelaserja superjatkuva valonlähde. Erityisesti superjatkuvuusvalolähde tuottaa supertransienttitehoisten femto- tai pikosekundisten pulssien virityksessä aaltoputkeen eri luokkaa olevia epälineaarisia vaikutuksia, ja spektri laajenee huomattavasti, mikä voi peittää kaistan näkyvästä valosta lähiinfrapunaan, ja sillä on vahva koherenssi. Lisäksi erikoiskuidun dispersiota ja epälineaarisuutta säätämällä sen spektriä voidaan laajentaa jopa keski-infrapunakaistalle. Tällaista laserlähdettä on käytetty laajasti monilla aloilla, kuten optisessa koherenssitomografiassa, kaasunilmaisussa, biologisessa kuvantamisessa ja niin edelleen. Valonlähteen ja epälineaarisen väliaineen rajoituksista johtuen varhainen superjatkuvuusspektri tuotettiin pääasiassa solid-state-laserpumppauksella optista lasia tuottamaan superjatkuvuusspektri näkyvällä alueella. Siitä lähtien optisesta kuidusta on vähitellen tullut erinomainen väline laajakaistaisen superjatkuvuuden tuottamiseen sen suuren epälineaarisen kertoimen ja pienen lähetysmoodikentän ansiosta. Tärkeimmät epälineaariset efektit ovat neljän aallon sekoitus, modulaation epävakaus, itsevaihemodulaatio, ristivaihemodulaatio, solitonin jakaminen, Raman-sironta, solitonin omataajuuden muutos jne., ja kunkin efektin osuus on myös erilainen. virityspulssin pulssin leveys ja kuidun dispersio. Yleisesti ottaen nyt superjatkuvuusvalonlähde on pääosin lasertehon parantamiseksi ja spektrialueen laajentamiseksi, ja kiinnitä huomiota sen koherenssin hallintaan.

3 Yhteenveto

Tässä artikkelissa esitetään yhteenveto ja tarkastellaan laserlähteitä, joita käytetään tukemaan kuiduntunnistusteknologiaa, mukaan lukien kapea viivaleveys laser, yksitaajuinen viritettävä laser ja laajakaistainen valkoinen laser. Näiden lasereiden sovellusvaatimukset ja kehitystilanne kuitutunnistuksen alalla esitellään yksityiskohtaisesti. Analysoimalla niiden vaatimuksia ja kehitystilannetta voidaan päätellä, että ihanteellinen laserlähde kuitutunnistukseen voi saavuttaa erittäin kapean ja erittäin vakaan lasertehon millä tahansa kaistalla ja milloin tahansa. Siksi aloitamme kapealla viivanleveydellä, viritettävällä kapealinjaisella laserilla ja valkoisen valon laserilla, jolla on laaja vahvistuskaistanleveys, ja selvitämme tehokkaan tavan toteuttaa ihanteellinen laserlähde kuitutunnistukseen analysoimalla niiden kehitystä.