Teknologi sumber laser untuk penginderaan serat optik Bagian Kedua

Teknologi sumber laser untuk penginderaan serat optik Bagian Kedua

2.2 Sapuan panjang gelombang tunggalsumber laser

Realisasi sapuan panjang gelombang laser tunggal pada dasarnya adalah untuk mengontrol sifat fisik perangkat di dalamlaserrongga (biasanya panjang gelombang tengah dari bandwidth operasi), untuk mencapai kontrol dan pemilihan mode longitudinal berosilasi di dalam rongga, untuk mencapai tujuan penyetelan panjang gelombang keluaran. Berdasarkan prinsip ini, pada awal tahun 1980-an, realisasi laser serat merdu terutama dicapai dengan mengganti permukaan ujung laser yang reflektif dengan kisi difraksi reflektif, dan memilih mode rongga laser dengan memutar dan menyetel kisi difraksi secara manual. Pada tahun 2011, Zhu dkk. menggunakan filter merdu untuk mencapai keluaran laser merdu panjang gelombang tunggal dengan lebar garis sempit. Pada tahun 2016, mekanisme kompresi lebar garis Rayleigh diterapkan pada kompresi panjang gelombang ganda, yaitu, tekanan diterapkan pada FBG untuk mencapai penyetelan laser panjang gelombang ganda, dan lebar garis laser keluaran dipantau pada saat yang sama, memperoleh rentang penyetelan panjang gelombang 3 nm. Output stabil dengan panjang gelombang ganda dengan lebar garis sekitar 700 Hz. Pada tahun 2017, Zhu dkk. menggunakan kisi-kisi Bragg serat graphene dan mikro-nano untuk membuat filter merdu seluruh optik, dan dikombinasikan dengan teknologi penyempitan laser Brillouin, menggunakan efek fototermal graphene dekat 1550 nm untuk mencapai lebar garis laser serendah 750 Hz dan fotokontrol cepat dan pemindaian akurat 700 MHz/ms pada rentang panjang gelombang 3,67 nm. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Metode kontrol panjang gelombang di atas pada dasarnya mewujudkan pemilihan mode laser dengan secara langsung atau tidak langsung mengubah panjang gelombang pusat pita sandi perangkat di rongga laser.

Gambar 5 (a) Pengaturan eksperimental panjang gelombang yang dapat dikontrol secara optik-laser serat merdudan sistem pengukuran;

(b) Spektrum keluaran pada keluaran 2 dengan peningkatan pompa pengontrol

2.3 Sumber cahaya laser putih

Perkembangan sumber cahaya putih telah mengalami berbagai tahapan seperti lampu halogen tungsten, lampu deuterium,laser semikonduktordan sumber cahaya superkontinum. Secara khusus, sumber cahaya superkontinuum, di bawah eksitasi pulsa femtosecond atau picosecond dengan daya super transien, menghasilkan efek nonlinier dari berbagai orde dalam pandu gelombang, dan spektrumnya sangat diperluas, yang dapat mencakup pita dari cahaya tampak hingga inframerah dekat, dan mempunyai koherensi yang kuat. Selain itu, dengan menyesuaikan dispersi dan nonlinier serat khusus, spektrumnya bahkan dapat diperluas hingga pita inframerah tengah. Sumber laser semacam ini telah banyak diterapkan di banyak bidang, seperti tomografi koherensi optik, deteksi gas, pencitraan biologis, dan sebagainya. Karena keterbatasan sumber cahaya dan media nonlinier, spektrum superkontinuum awal terutama dihasilkan oleh kaca optik yang memompa laser solid-state untuk menghasilkan spektrum superkontinuum dalam rentang tampak. Sejak itu, serat optik secara bertahap menjadi media yang sangat baik untuk menghasilkan superkontinuum pita lebar karena koefisien nonliniernya yang besar dan bidang mode transmisi yang kecil. Efek nonlinier utama meliputi pencampuran empat gelombang, ketidakstabilan modulasi, modulasi fase mandiri, modulasi fase silang, pemisahan soliton, hamburan Raman, pergeseran frekuensi mandiri soliton, dll., dan proporsi masing-masing efek juga berbeda sesuai dengan lebar pulsa pulsa eksitasi dan dispersi serat. Secara umum, sekarang sumber cahaya superkontinuum terutama ditujukan untuk meningkatkan kekuatan laser dan memperluas jangkauan spektral, serta memperhatikan kontrol koherensinya.

3 Ringkasan

Makalah ini merangkum dan mengulas sumber laser yang digunakan untuk mendukung teknologi penginderaan serat, termasuk laser lebar garis sempit, laser merdu frekuensi tunggal, dan laser putih broadband. Persyaratan penerapan dan status pengembangan laser ini di bidang penginderaan serat diperkenalkan secara rinci. Dengan menganalisis persyaratan dan status pengembangannya, disimpulkan bahwa sumber laser yang ideal untuk penginderaan serat dapat mencapai keluaran laser yang sangat sempit dan sangat stabil pada pita mana pun dan kapan pun. Oleh karena itu, kami memulai dengan laser lebar garis sempit, laser lebar garis sempit yang dapat disetel, dan laser cahaya putih dengan bandwidth penguatan lebar, dan mencari cara efektif untuk mewujudkan sumber laser ideal untuk penginderaan serat dengan menganalisis perkembangannya.