เทคโนโลยีแหล่งกำเนิดเลเซอร์สำหรับการตรวจจับใยแก้วนำแสง ตอนที่ 2

เทคโนโลยีแหล่งกำเนิดเลเซอร์สำหรับการตรวจจับใยแก้วนำแสง ตอนที่ 2

2.2 การกวาดความยาวคลื่นเดี่ยวแหล่งกำเนิดเลเซอร์

การใช้เลเซอร์กวาดความยาวคลื่นเดี่ยวเป็นหลักในการควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพของอุปกรณ์ในเลเซอร์ช่อง (โดยปกติจะเป็นความยาวคลื่นกลางของแบนด์วิดท์ปฏิบัติการ) เพื่อให้บรรลุการควบคุมและการเลือกโหมดการสั่นตามยาวในช่องเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการปรับความยาวคลื่นเอาต์พุต ตามหลักการนี้ ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 การทำให้ไฟเบอร์เลเซอร์แบบปรับได้ทำได้โดยการเปลี่ยนส่วนปลายสะท้อนแสงของเลเซอร์ด้วยตะแกรงการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง และเลือกโหมดช่องเลเซอร์โดยการหมุนและปรับตะแกรงการเลี้ยวเบนด้วยตนเอง ในปี 2554 Zhu และคณะ ใช้ฟิลเตอร์แบบปรับได้เพื่อให้ได้เอาท์พุตเลเซอร์แบบปรับได้ความยาวคลื่นเดี่ยวพร้อมเส้นตรงแคบ ในปี 2016 กลไกการบีบอัด Rayleigh linewidth ถูกนำไปใช้กับการบีบอัดความยาวคลื่นคู่ กล่าวคือ ความเครียดถูกนำไปใช้กับ FBG เพื่อให้บรรลุการปรับเลเซอร์ความยาวคลื่นคู่ และความกว้างของเส้นเลเซอร์เอาท์พุตได้รับการตรวจสอบในเวลาเดียวกัน โดยได้รับช่วงการปรับความยาวคลื่นที่ 3 นาโนเมตร เอาต์พุตเสถียรความยาวคลื่นคู่ที่มีความกว้างของเส้นประมาณ 700 Hz ในปี 2560 Zhu และคณะ ใช้กราฟีนและตะแกรงไฟเบอร์ไมโครนาโน Bragg เพื่อสร้างตัวกรองแบบปรับได้ด้วยแสงทั้งหมด และรวมกับเทคโนโลยีการแคบด้วยเลเซอร์ Brillouin ใช้เอฟเฟกต์ความร้อนจากแสงของกราฟีนที่อยู่ใกล้ 1550 นาโนเมตรเพื่อให้ได้เส้นเลเซอร์ที่มีความกว้างต่ำถึง 750 Hz และการควบคุมด้วยแสงที่รวดเร็วและ การสแกนที่แม่นยำ 700 MHz/ms ในช่วงความยาวคลื่น 3.67 นาโนเมตร ดังแสดงในรูปที่ 5 วิธีการควบคุมความยาวคลื่นข้างต้นโดยทั่วไปจะตระหนักถึงการเลือกโหมดเลเซอร์โดยการเปลี่ยนความยาวคลื่นกลางแถบความถี่ของอุปกรณ์ในช่องเลเซอร์โดยตรงหรือโดยอ้อม

รูปที่ 5 (a) การตั้งค่าการทดลองของความยาวคลื่นที่ควบคุมด้วยแสงได้-ไฟเบอร์เลเซอร์แบบปรับได้และระบบการวัด

(b) สเปกตรัมเอาท์พุตที่เอาท์พุต 2 พร้อมการปรับปรุงปั๊มควบคุม

2.3 แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์สีขาว

การพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงสีขาวผ่านขั้นตอนต่างๆ เช่น หลอดทังสเตนฮาโลเจน หลอดดิวทีเรียมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และแหล่งกำเนิดแสงที่มีความต่อเนื่องเป็นพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แหล่งกำเนิดแสงที่มีความต่อเนื่องยิ่งยวดภายใต้การกระตุ้นของพัลส์เฟมโตวินาทีหรือพิโควินาทีด้วยพลังงานชั่วคราวพิเศษ ก่อให้เกิดผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นของลำดับต่างๆ ในท่อนำคลื่น และสเปกตรัมก็กว้างขึ้นอย่างมาก ซึ่งสามารถครอบคลุมแถบความถี่ตั้งแต่แสงที่มองเห็นไปจนถึงอินฟราเรดใกล้เคียง และมีการเชื่อมโยงกันอย่างแน่นแฟ้น นอกจากนี้ ด้วยการปรับการกระจายตัวและความไม่เป็นเชิงเส้นของเส้นใยชนิดพิเศษ สเปกตรัมของเส้นใยจึงสามารถขยายไปยังแถบอินฟราเรดระดับกลางได้ แหล่งกำเนิดเลเซอร์ชนิดนี้ถูกนำไปใช้อย่างมากในหลายสาขา เช่น การตรวจเอกซเรย์การเชื่อมโยงกันของแสง การตรวจจับก๊าซ การสร้างภาพทางชีวภาพ และอื่นๆ เนื่องจากข้อจำกัดของแหล่งกำเนิดแสงและตัวกลางไม่เชิงเส้น สเปกตรัมซูเปอร์คอนตินิวอัมในช่วงแรกส่วนใหญ่ผลิตโดยแก้วแสงเลเซอร์ปั๊มโซลิดสเตตเพื่อสร้างสเปกตรัมซุปเปอร์คอนตินิวอัมในช่วงที่มองเห็นได้ ตั้งแต่นั้นมา ใยแก้วนำแสงก็ค่อยๆ กลายเป็นสื่อที่ดีเยี่ยมสำหรับการสร้างซูเปอร์คอนตินิวอัมย่านความถี่กว้าง เนื่องจากมีค่าสัมประสิทธิ์ไม่เชิงเส้นขนาดใหญ่และมีฟิลด์โหมดการส่งสัญญาณขนาดเล็ก ผลกระทบแบบไม่เชิงเส้นหลัก ได้แก่ การผสมคลื่นสี่คลื่น ความไม่เสถียรของการมอดูเลต การมอดูเลตเฟสตัวเอง การมอดูเลตแบบข้ามเฟส การแยกโซลิตัน การกระเจิงของรามัน การเปลี่ยนความถี่ตัวเองของโซลิตัน ฯลฯ และสัดส่วนของเอฟเฟกต์แต่ละอย่างก็แตกต่างกันเช่นกัน ความกว้างพัลส์ของพัลส์กระตุ้นและการกระจายตัวของเส้นใย โดยทั่วไปแล้ว แหล่งกำเนิดแสงที่มีความต่อเนื่องเป็นพิเศษในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงกำลังเลเซอร์และขยายช่วงสเปกตรัมเป็นหลัก และให้ความสนใจกับการควบคุมการเชื่อมโยงกัน

3 สรุป

บทความนี้จะสรุปและทบทวนแหล่งที่มาของเลเซอร์ที่ใช้สนับสนุนเทคโนโลยีการตรวจจับไฟเบอร์ รวมถึงเลเซอร์ที่มีความกว้างของเส้นแคบ เลเซอร์ที่ปรับความถี่ได้เดี่ยว และเลเซอร์สีขาวบรอดแบนด์ มีการแนะนำข้อกำหนดการใช้งานและสถานะการพัฒนาของเลเซอร์เหล่านี้ในด้านการตรวจจับไฟเบอร์อย่างละเอียด จากการวิเคราะห์ความต้องการและสถานะการพัฒนา สรุปได้ว่าแหล่งเลเซอร์ในอุดมคติสำหรับการตรวจจับไฟเบอร์สามารถให้เอาต์พุตเลเซอร์ที่แคบเป็นพิเศษและเสถียรเป็นพิเศษได้ทุกแบนด์และทุกเวลา ดังนั้นเราจึงเริ่มต้นด้วยเลเซอร์ความกว้างของเส้นแคบ เลเซอร์ความกว้างของเส้นแคบที่ปรับได้ และเลเซอร์แสงสีขาวที่มีแบนด์วิธเกนกว้าง และค้นหาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสร้างแหล่งกำเนิดเลเซอร์ในอุดมคติสำหรับการตรวจจับไฟเบอร์โดยการวิเคราะห์การพัฒนาของพวกมัน