Teknologi sumber laser untuk pengesanan gentian optik Bahagian Dua
2.2 Sapuan panjang gelombang tunggalsumber laser
Realisasi sapuan panjang gelombang tunggal laser pada asasnya adalah untuk mengawal sifat fizikal peranti dalamlaserrongga (biasanya panjang gelombang tengah lebar jalur operasi), untuk mencapai kawalan dan pemilihan mod membujur berayun dalam rongga, untuk mencapai tujuan penalaan panjang gelombang output. Berdasarkan prinsip ini, seawal tahun 1980-an, realisasi laser gentian boleh tala terutamanya dicapai dengan menggantikan permukaan hujung pantulan laser dengan kekisi pembelauan pantulan, dan memilih mod rongga laser dengan memutar dan menala kekisi pembelauan secara manual. Pada tahun 2011, Zhu et al. menggunakan penapis boleh tala untuk mencapai output laser boleh tala panjang gelombang tunggal dengan lebar garis sempit. Pada tahun 2016, mekanisme pemampatan lebar garis Rayleigh telah digunakan untuk pemampatan panjang gelombang dwi, iaitu, tekanan dikenakan pada FBG untuk mencapai penalaan laser panjang gelombang dwi, dan lebar garis laser output dipantau pada masa yang sama, memperoleh julat penalaan panjang gelombang 3 nm. Output stabil panjang gelombang dwi dengan lebar garis kira-kira 700 Hz. Pada tahun 2017, Zhu et al. menggunakan grafit Bragg grafena dan gentian mikro-nano untuk membuat penapis boleh tala optik sepenuhnya, dan digabungkan dengan teknologi penyempitan laser Brillouin, menggunakan kesan fototerma grafena berhampiran 1550 nm untuk mencapai lebar garis laser serendah 750 Hz dan pengimbasan pantas dan tepat terkawal foto sebanyak 700 MHz/ms dalam julat panjang gelombang 3.67 nm. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Kaedah kawalan panjang gelombang di atas pada asasnya merealisasikan pemilihan mod laser dengan secara langsung atau tidak langsung mengubah panjang gelombang pusat jalur lulus peranti dalam rongga laser.
Rajah 5 (a) Persediaan eksperimen bagi panjang gelombang yang boleh dikawal optik-laser gentian boleh taladan sistem pengukuran;
(b) Spektrum output pada output 2 dengan peningkatan pam pengawal
2.3 Sumber cahaya laser putih
Perkembangan sumber cahaya putih telah melalui pelbagai peringkat seperti lampu tungsten halogen, lampu deuterium,laser semikonduktordan sumber cahaya superkontinum. Khususnya, sumber cahaya superkontinum, di bawah pengujaan denyut femtosekon atau pikosekon dengan kuasa super sementara, menghasilkan kesan tak linear pelbagai tertib dalam pandu gelombang, dan spektrumnya diperluas dengan ketara, yang boleh meliputi jalur dari cahaya nampak ke inframerah dekat, dan mempunyai koheren yang kuat. Di samping itu, dengan melaraskan penyebaran dan ketaklinearan gentian khas, spektrumnya juga boleh dilanjutkan ke jalur inframerah pertengahan. Sumber laser jenis ini telah banyak digunakan dalam banyak bidang, seperti tomografi koheren optik, pengesanan gas, pengimejan biologi dan sebagainya. Disebabkan oleh batasan sumber cahaya dan medium tak linear, spektrum superkontinum awal terutamanya dihasilkan oleh kaca optik pam laser keadaan pepejal untuk menghasilkan spektrum superkontinum dalam julat yang nampak. Sejak itu, gentian optik secara beransur-ansur menjadi medium yang sangat baik untuk menjana superkontinum jalur lebar kerana pekali tak linearnya yang besar dan medan mod penghantaran yang kecil. Kesan tak linear utama termasuk pencampuran empat gelombang, ketidakstabilan modulasi, modulasi fasa kendiri, modulasi fasa silang, pemisahan soliton, penyebaran Raman, anjakan frekuensi kendiri soliton, dan sebagainya, dan perkadaran setiap kesan juga berbeza mengikut lebar denyut denyut pengujaan dan penyebaran gentian. Secara amnya, kini sumber cahaya superkontinum terutamanya bertujuan untuk meningkatkan kuasa laser dan mengembangkan julat spektrum, dan memberi perhatian kepada kawalan koherennya.
3 Ringkasan
Kertas kerja ini meringkaskan dan mengulas sumber laser yang digunakan untuk menyokong teknologi penderiaan gentian, termasuk laser lebar garis sempit, laser boleh tala frekuensi tunggal dan laser putih jalur lebar. Keperluan aplikasi dan status pembangunan laser ini dalam bidang penderiaan gentian diperkenalkan secara terperinci. Dengan menganalisis keperluan dan status pembangunannya, disimpulkan bahawa sumber laser yang ideal untuk penderiaan gentian boleh mencapai output laser ultra sempit dan ultra stabil pada sebarang jalur dan pada bila-bila masa. Oleh itu, kita mulakan dengan laser lebar garis sempit, laser lebar garis sempit boleh tala dan laser cahaya putih dengan lebar jalur gandaan lebar, dan mencari cara yang berkesan untuk merealisasikan sumber laser yang ideal untuk penderiaan gentian dengan menganalisis perkembangannya.
Masa siaran: 21 Nov-2023