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 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 dọc dao động trong khoang, để đạt được mục đích điều chỉnh bước sóng đầu ra. Dựa trên nguyên lý này, ngay từ những năm 1980, việc hiện thực hóa laser sợi quang có thể điều chỉnh chủ yếu đạt được bằng cách thay thế mặt cuối phản xạ của laser bằng mạng nhiễu xạ phản xạ và chọn chế độ khoang laser bằng cách xoay và điều chỉnh thủ công mạng nhiễu xạ. 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 độ rộng đường hẹp. Năm 2016, cơ chế nén độ rộng đường Rayleigh đã được áp dụng cho nén bước sóng kép, nghĩa là, ứng suất được áp dụng cho FBG để đạt được điều chỉnh laser bước sóng kép và độ rộng đường 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 khoảng 700 Hz. Năm 2017, Zhu và cộng sự sử dụng graphene và mạng Bragg sợi micro-nano để tạo ra bộ lọc có thể 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 độ rộng vạch laser thấp tới 750 Hz và quét nhanh và chính xác được điều khiển bằng quang học là 700 MHz/ms trong phạm vi bước sóng 3,67 nm. Như thể hiện trong Hình 5. Phương pháp điều khiển bước sóng trên về cơ bản thực hiện việc lựa chọn chế độ laser bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thay đổi bước sóng trung tâm dải thông của thiết bị trong khoang laser.

Hình 5 (a) Thiết lập thử nghiệm của bước sóng có thể điều khiển bằng quang họclaser 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 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 thoáng qua, tạo ra các hiệu ứng phi tuyến tính ở nhiều cấp độ khác nhau trong ống dẫn sóng và phổ được mở rộng rất nhiều, có thể bao phủ dải từ ánh sáng khả kiến ​​đến gần hồng ngoại và có tính kết hợp mạnh. Ngoài ra, bằng cách điều chỉnh độ phân tán và tính phi tuyến tính của sợi quang 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 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 tính, 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 phạm vi khả kiến. Kể từ đó, sợi quang dần trở thành môi trường tuyệt vời để tạo ra siêu liên tục băng rộng vì hệ số phi tuyến tính lớn và trường chế độ truyền nhỏ. Các hiệu ứng phi tuyến tính chính bao gồm trộn bốn sóng, mất ổn định điều chế, điều chế tự pha, điều chế chéo pha, phân tách soliton, tán xạ Raman, dịch chuyển tần số tự 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 tính 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 có thể điều chỉnh tần số đơn và laser trắng băng thông rộng. Các yêu cầu ứng dụng và trạng thái 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, có thể kết luận rằng nguồn laser lý tưởng để cảm biến sợi quang có thể đạt được đầu ra laser cực hẹp và cực ổn định ở bất kỳ băng tần nào và bất kỳ lúc nào. Do đó, chúng tôi bắt đầu với laser có độ rộng vạch hẹp, laser có độ rộng vạch hẹp có thể điều chỉnh và laser ánh sáng trắng có băng thông khuếch đại rộng và tìm ra cách hiệu quả để hiện thực hóa nguồn laser lý tưởng để cảm biến sợi quang bằng cách phân tích quá trình phát triển của chúng.