Công nghệ nguồn laser cho cảm biến sợi quang Phần hai

Công nghệ nguồn laser cho cảm biến sợi quang Phần hai

2.2 Quét một bước sóng duy nhấtnguồn laser

Việc thực hiện quét bước sóng đơn bằng laser về cơ bản là để kiểm soát các đặc tính vật lý của thiết bị.tia laserkhoang cộng hưởng (thường là bước sóng trung tâm của băng thông hoạt động), nhằm mục đích điều khiển và lựa chọn chế độ dao động dọc trong khoang cộng hưởng, để đạt được mục đích điều chỉnh bước sóng đầu ra. Dựa trên nguyên lý này, ngay từ những năm 1980, việc chế tạo laser sợi quang có thể điều chỉnh được chủ yếu được thực hiện bằng cách thay thế mặt phản xạ cuối của laser bằng lưới nhiễu xạ phản xạ, và lựa chọn chế độ khoang cộng hưởng laser bằng cách xoay và điều chỉnh lưới nhiễu xạ thủ công. Năm 2011, Zhu và cộng sự đã sử dụng các bộ lọc có thể điều chỉnh để đạt được đầu ra laser đơn bước sóng có thể điều chỉnh với độ rộng vạch hẹp. Năm 2016, cơ chế nén độ rộng vạch Rayleigh được áp dụng cho việc nén hai bước sóng, tức là, ứng suất được tác dụng lên FBG để đạt được điều chỉnh laser hai bước sóng, và độ rộng vạch laser đầu ra được theo dõi đồng thời, thu được phạm vi điều chỉnh bước sóng là 3 nm. Đầu ra ổn định hai bước sóng với độ rộng vạch khoảng 700 Hz. Năm 2017, Zhu và cộng sự... Chúng tôi đã sử dụng graphene và mạng tinh thể Bragg vi-nano để tạo ra bộ lọc điều chỉnh hoàn toàn bằng 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 độ rộng vạch laser thấp tới 750 Hz và khả năng quét nhanh và chính xác được điều khiển bằng quang học với tốc độ 700 MHz/ms trong phạm vi bước sóng 3,67 nm. Như thể hiện trong Hình 5. Phương pháp điều khiển bước sóng nêu 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 dải thông của thiết bị trong khoang laser.

Hình 5 (a) Sơ đồ thiết lập thí nghiệm của bước sóng điều khiển bằng quang học-laser sợi quang có thể điều chỉnhvà hệ thống đo lường;

(b) Phổ đầu ra tại 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, chẳng hạn như đèn halogen vonfram, 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 tức thời, tạo ra các hiệu ứng phi tuyến ở nhiều bậc khác nhau trong ống dẫn sóng, và phổ được mở rộng đáng kể, có thể bao phủ dải từ ánh sáng nhìn thấy đến cận hồng ngoại, và có độ kết dính mạnh. Ngoài ra, bằng cách điều chỉnh độ tán sắc và độ phi tuyến của sợi quang đặc biệt, phổ của nó thậm chí có thể được mở rộng đến dải hồng ngoại trung bình. Loại nguồn laser này đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như chụp cắt lớp quang học, phát hiện khí, hình 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 cách bơm laser trạng thái rắn vào thủy tinh quang học để tạo ra phổ siêu liên tục trong phạm vi nhìn thấy được. Kể từ đó, sợi quang dần trở thành một môi trường 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, tự điều chế pha, điều chế pha chéo, tách soliton, tán xạ Raman, tự dịch chuyển tần số soliton, v.v., và tỷ lệ của mỗi hiệu ứng cũng khác nhau tùy thuộc vào độ rộng xung của xung kích thích và độ tán sắc của sợi quang. Nhìn chung, hiện nay nguồn sáng siêu liên tục chủ yếu hướng tới việc cải thiện công suất laser và mở rộng dải phổ, đồng thời chú trọng đến việc kiểm soát độ kết hợp của nó.

3. Tóm tắt

Bài báo 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 độ rộng vạch hẹp, laser đơn tần có thể điều chỉnh và laser trắng băng thông rộng. Các yêu cầu ứng dụng và tình trạng phát triển của các loại laser này trong lĩnh vực cảm biến sợi quang được giới thiệu chi tiết. Bằng cách phân tích các yêu cầu và tình trạng phát triển của chúng, bài báo kết luận rằng nguồn laser lý tưởng cho cảm biến sợi quang có thể đạt được đầu ra laser siêu hẹp và siêu ổn định ở bất kỳ dải tần nào và bất kỳ thời điểm nào. Do đó, chúng tôi bắt đầu với laser có độ rộng vạch hẹp, laser có thể điều chỉnh độ rộng vạch hẹp và laser ánh sáng trắng với băng thông khuếch đại rộng, và tìm ra một 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.