Penerapan Laser Semikonduktor Frekuensi Tunggal dalam Pengukuran Interferensi Gelombang Cahaya yang Akurat

PenerapanLaser Semikonduktor Frekuensi Tunggaldalam Pengukuran Interferensi Gelombang Cahaya yang Tepat
Penerapan frekuensi tunggallaser semikonduktorDalam bidang pengukuran presisi seperti hidrofon serat optik dan interferometer pendengaran tanah, dibahas dan dampak utama kinerja laser terhadap kinerja sistem interferometer dianalisis secara mendalam.

Struktur inti dan prinsip kerja sistem: Sistem hidrofone serat optik terutama terdiri dari kepala sensor dan interferometer (mengambil interferometer MZ sebagai contoh). Prinsip dasarnya adalah sinyal suara (tekanan suara Δp) bekerja pada kepala sensor, menyebabkan perubahan panjang dan indeks bias serat sensor yang dililitkan di sekitar silinder berongga, sehingga menimbulkan perubahan pada jalur optik. Perubahan jalur optik kecil ini (yaitu perubahan fasa) dideteksi dengan sensitivitas tinggi oleh interferometer.

1. Kepala sensor: Fungsi intinya adalah mengubah getaran suara menjadi perubahan pada jalur optik interferometer. Koefisien sensitivitas s berkaitan dengan faktor-faktor seperti panjang serat L, dan serat sensor yang lebih panjang bermanfaat untuk meningkatkan sensitivitas sistem.
2. Interferometer: Ini adalah "senjata terbaik" untuk mendeteksi perubahan fase kecil. Intensitas cahaya keluaran memiliki hubungan kosinus dengan perbedaan fase. Dengan menstabilkan bias fase statis φ ₀ pada titik operasi ortogonal ((m+1/2) π), sistem dapat mencapai sensitivitas deteksi tertinggi.
3. Parameter sumber cahaya utama yang memengaruhi kinerja sistem: Artikel ini berfokus pada analisis keterbatasan kinerja laser dalam mencapai resolusi fase tinggi (dengan target ≤ 1 μ rad).
4. LaserDerau frekuensi dan lebar garis: Derau frekuensi laser dapat menyebabkan derau fase interferensi, sehingga mengurangi visibilitas garis-garis interferensi. Untuk interferometer dengan perbedaan jalur optik sekitar 1 meter, untuk mencapai resolusi fase 1 μrad, lebar garis laser harus kurang dari sekitar 30 Hz. Ini merupakan persyaratan yang sangat tinggi untuk stabilitas frekuensi.sumber cahaya.
5. Derau intensitas laser: Derau intensitas relatif (RIN) laser akan langsung dikonversi menjadi kesalahan fasa sinyal interferensi. Untuk mencapai resolusi fasa 1 μrad pada daya cahaya deteksi tipikal (~100 μW), RIN laser perlu dikurangi hingga di bawah -120 dB. Ini merupakan persyaratan yang sangat tinggi untuk stabilitas intensitas sumber cahaya.

Singkatnya, dengan menganalisis sistem hidrofone serat optik, persyaratan ketat untuk sumber cahaya inti – laser semikonduktor frekuensi tunggal – dalam hal lebar garis yang sangat sempit (stabilitas frekuensi tinggi) dan noise intensitas yang sangat rendah dalam pengukuran presisi berdasarkan prinsip interferensi diuraikan, dan tantangan stabilisasi frekuensi laser yang dihadapi dalam aplikasi sistem skala besar disajikan.