Laserquellentechnologie für die optische Faserabtastung, Teil Zwei
2.2 Einzelwellenlängen-SweepLaserquelle
Die Realisierung des Laser-Einzelwellenlängen-Sweeps dient im Wesentlichen der Steuerung der physikalischen Eigenschaften des GerätsLaserHohlraum (normalerweise die mittlere Wellenlänge der Betriebsbandbreite), um die Steuerung und Auswahl des oszillierenden Longitudinalmodus im Hohlraum zu erreichen und so den Zweck der Abstimmung der Ausgangswellenlänge zu erreichen.Basierend auf diesem Prinzip wurde bereits in den 1980er Jahren die Realisierung abstimmbarer Faserlaser hauptsächlich dadurch erreicht, dass eine reflektierende Endfläche des Lasers durch ein reflektierendes Beugungsgitter ersetzt wurde und der Laserhohlraummodus durch manuelles Drehen und Abstimmen des Beugungsgitters ausgewählt wurde.Im Jahr 2011 stellten Zhu et al.verwendeten abstimmbare Filter, um eine abstimmbare Laserleistung mit einer einzelnen Wellenlänge und schmaler Linienbreite zu erzielen.Im Jahr 2016 wurde der Rayleigh-Linienbreitenkomprimierungsmechanismus auf die Dual-Wellenlängen-Komprimierung angewendet, d nm.Stabiler Dual-Wellenlängen-Ausgang mit einer Linienbreite von ca. 700 Hz.Im Jahr 2017 stellten Zhu et al.verwendete Graphen und Mikro-Nanofaser-Bragg-Gitter, um einen vollständig optisch abstimmbaren Filter herzustellen, und nutzte in Kombination mit der Brillouin-Laserverengungstechnologie den photothermischen Effekt von Graphen nahe 1550 nm, um eine Laserlinienbreite von nur 750 Hz und eine fotogesteuerte schnelle und schnelle Messung zu erreichen genaues Scannen von 700 MHz/ms im Wellenlängenbereich von 3,67 nm.Wie in Abbildung 5 dargestellt. Das obige Verfahren zur Wellenlängensteuerung realisiert im Wesentlichen die Auswahl des Lasermodus durch direktes oder indirektes Ändern der mittleren Wellenlänge des Durchlassbereichs des Geräts im Laserhohlraum.
Abb. 5 (a) Experimenteller Aufbau des optisch steuerbaren Wellenlängen-abstimmbarer Faserlaserund das Messsystem;
(b) Ausgangsspektren am Ausgang 2 mit der Verstärkung der Steuerpumpe
2.3 Weiße Laserlichtquelle
Die Entwicklung der weißen Lichtquelle hat verschiedene Phasen durchlaufen, wie z. B. Halogen-Wolfram-Lampe, Deuterium-Lampe,Halbleiterlaserund Superkontinuum-Lichtquelle.Insbesondere die Superkontinuumslichtquelle erzeugt unter Anregung von Femtosekunden- oder Pikosekundenpulsen mit supertransienter Leistung nichtlineare Effekte verschiedener Ordnung im Wellenleiter, und das Spektrum wird stark verbreitert, was das Band vom sichtbaren Licht bis zum nahen Infrarot abdecken kann. und hat eine starke Kohärenz.Darüber hinaus kann durch Anpassung der Dispersion und Nichtlinearität der Spezialfaser deren Spektrum sogar bis in den mittleren Infrarotbereich erweitert werden.Diese Art von Laserquelle wird in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der optischen Kohärenztomographie, der Gasdetektion, der biologischen Bildgebung usw.Aufgrund der Beschränkung der Lichtquelle und des nichtlinearen Mediums wurde das frühe Superkontinuumsspektrum hauptsächlich durch Festkörperlaser-Pumpen von optischem Glas erzeugt, um das Superkontinuumsspektrum im sichtbaren Bereich zu erzeugen.Seitdem hat sich die Glasfaser aufgrund ihres großen nichtlinearen Koeffizienten und ihres kleinen Übertragungsmodenfelds nach und nach zu einem hervorragenden Medium zur Erzeugung eines Breitband-Superkontinuums entwickelt.Zu den wichtigsten nichtlinearen Effekten gehören Vierwellenmischung, Modulationsinstabilität, Selbstphasenmodulation, Kreuzphasenmodulation, Solitonenaufspaltung, Raman-Streuung, Solitonen-Eigenfrequenzverschiebung usw., und der Anteil jedes Effekts ist je nach auch unterschiedlich Pulsbreite des Anregungspulses und die Dispersion der Faser.Im Allgemeinen besteht die Hauptaufgabe der Superkontinuum-Lichtquelle darin, die Laserleistung zu verbessern, den Spektralbereich zu erweitern und auf ihre Kohärenzkontrolle zu achten.
3 Zusammenfassung
In diesem Artikel werden die Laserquellen zusammengefasst und besprochen, die zur Unterstützung der Fasersensortechnologie verwendet werden, darunter Laser mit schmaler Linienbreite, abstimmbare Einzelfrequenzlaser und Breitband-Weißlaser.Die Anwendungsanforderungen und der Entwicklungsstand dieser Laser im Bereich der Fasersensorik werden ausführlich vorgestellt.Durch die Analyse ihrer Anforderungen und ihres Entwicklungsstands kommt man zu dem Schluss, dass die ideale Laserquelle für die Fasersensorik in jedem Band und zu jeder Zeit eine ultraschmale und ultrastabile Laserleistung erzielen kann.Daher beginnen wir mit Lasern mit schmaler Linienbreite, abstimmbaren Lasern mit schmaler Linienbreite und Weißlichtlasern mit großer Verstärkungsbandbreite und finden durch Analyse ihrer Entwicklung einen effektiven Weg zur Realisierung der idealen Laserquelle für die Faserabtastung.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 21. November 2023