Công nghệ nguồn laser cho cảm biến sợi quang Phần thứ hai

Công nghệ nguồn laser cho cảm biến sợi quang Phần thứ hai

2.2 Quét bước sóng đơnnguồn laser

Việc thực hiện quét bước sóng đơn laser về cơ bản là để kiểm soát các tính chất vật lý của thiết bị trongtia lazekhoang (thường là bước sóng trung tâm của băng thông hoạt động), để đạt được sự kiểm soát và lựa chọn chế độ dao động dọc trong khoang, để đạt được mục đích điều chỉnh bước sóng đầu ra. Dựa trên nguyên tắc này, ngay từ những năm 1980, việc tạo ra laser sợi quang có thể điều chỉnh chủ yếu đạt được bằng cách thay thế mặt cuối phản xạ của laser bằng cách tử nhiễu xạ phản xạ và chọn chế độ khoang laser bằng cách xoay và điều chỉnh cách tử nhiễu xạ theo cách thủ công. Năm 2011, Zhu và cộng sự. đã sử dụng các bộ lọc có thể điều chỉnh để đạt được đầu ra laser có thể điều chỉnh bước sóng đơn với băng thông hẹp. Vào năm 2016, cơ chế nén băng thông đường truyền Rayleigh đã được áp dụng để nén bước sóng kép, nghĩa là ứng suất được áp dụng cho FBG để đạt được điều chỉnh laser bước sóng kép và băng thông đường truyền laser đầu ra được theo dõi cùng lúc, thu được phạm vi điều chỉnh bước sóng là 3 nm. Đầu ra ổn định bước sóng kép với độ rộng đường truyền khoảng 700 Hz. Năm 2017, Zhu và cộng sự. đã sử dụng cách tử Bragg graphene và sợi micro-nano để tạo ra bộ lọc điều chỉnh toàn quang học và kết hợp với công nghệ thu hẹp laser Brillouin, sử dụng hiệu ứng quang nhiệt của graphene gần 1550 nm để đạt được băng thông tia laser thấp tới 750 Hz và tốc độ quang hóa nhanh và quét chính xác 700 MHz/ms trong dải bước sóng 3,67 nm. Như được hiển thị trong Hình 5. Phương pháp điều khiển bước sóng ở trên về cơ bản thực hiện việc lựa chọn chế độ laser bằng cách thay đổi trực tiếp hoặc gián tiếp bước sóng trung tâm băng thông của thiết bị trong khoang laser.

Hình 5 (a) Thiết lập thử nghiệm bước sóng điều khiển bằng quang học-laser sợi quang có thể điều chỉnhvà hệ thống đo lường;

(b) Phổ đầu ra ở đầu ra 2 với sự tăng cường của bơm điều khiển

2.3 Nguồn sáng laser trắng

Sự phát triển của nguồn sáng trắng đã trải qua nhiều giai đoạn khác nhau như đèn vonfram halogen, đèn deuterium,laser bán dẫnvà nguồn sáng siêu liên tục. Đặc biệt, nguồn sáng siêu liên tục, dưới sự kích thích của các xung femto giây hoặc pico giây với công suất siêu nhất thời, tạo ra các hiệu ứng phi tuyến theo nhiều bậc khác nhau trong ống dẫn sóng và phổ được mở rộng rất nhiều, có thể bao phủ dải từ ánh sáng khả kiến ​​đến hồng ngoại gần, và có sự gắn kết chặt chẽ. Ngoài ra, bằng cách điều chỉnh độ phân tán và độ phi tuyến của sợi đặc biệt, phổ của nó thậm chí có thể được mở rộng đến dải hồng ngoại giữa. Loại nguồn laser này đã được ứng dụng rất nhiều trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như chụp cắt lớp kết hợp quang học, phát hiện khí, chụp ảnh sinh học, v.v. Do hạn chế của nguồn sáng và môi trường phi tuyến, phổ siêu liên tục ban đầu chủ yếu được tạo ra bằng thủy tinh quang học bơm laser trạng thái rắn để tạo ra phổ siêu liên tục trong vùng khả kiến. Kể từ đó, cáp quang dần dần trở thành một phương tiện tuyệt vời để tạo ra siêu liên tục băng rộng nhờ hệ số phi tuyến lớn và trường chế độ truyền nhỏ. Các hiệu ứng phi tuyến chính bao gồm trộn bốn sóng, mất ổn định điều chế, điều chế tự pha, điều chế chéo pha, tách soliton, tán xạ Raman, tự dịch chuyển tần số soliton, v.v. và tỷ lệ của từng hiệu ứng cũng khác nhau tùy theo độ rộng xung của xung kích thích và độ phân tán của sợi. Nhìn chung, hiện nay nguồn sáng siêu liên tục chủ yếu hướng tới việc cải thiện công suất laser và mở rộng phạm vi quang phổ, đồng thời chú ý đến việc kiểm soát sự kết hợp của nó.

3 Tóm tắt

Bài viết này tóm tắt và đánh giá các nguồn laser được sử dụng để hỗ trợ công nghệ cảm biến sợi quang, bao gồm laser có băng thông hẹp, laser điều chỉnh tần số đơn và laser trắng băng thông rộng. Các yêu cầu ứng dụng và tình trạng phát triển của các laser này trong lĩnh vực cảm biến sợi quang được giới thiệu chi tiết. Bằng cách phân tích các yêu cầu và trạng thái phát triển của chúng, người ta kết luận rằng nguồn laser lý tưởng cho cảm biến sợi quang có thể đạt được đầu ra laser cực hẹp và cực kỳ ổn định ở bất kỳ băng tần nào và bất kỳ lúc nào. Do đó, chúng tôi bắt đầu với laser có chiều rộng đường hẹp, laser có chiều rộng đường hẹp có thể điều chỉnh và laser ánh sáng trắng với băng thông khuếch đại rộng và tìm ra cách hiệu quả để hiện thực hóa nguồn laser lý tưởng cho cảm biến sợi quang bằng cách phân tích sự phát triển của chúng.