เทคโนโลยีแหล่งกำเนิดเลเซอร์สำหรับการตรวจจับเส้นใยแก้วนำแสง ตอนที่ 2

เทคโนโลยีแหล่งกำเนิดเลเซอร์สำหรับการตรวจจับเส้นใยแก้วนำแสง ตอนที่ 2

2.2 การกวาดความยาวคลื่นเดี่ยวแหล่งกำเนิดเลเซอร์

การนำเลเซอร์กวาดความยาวคลื่นเดียวมาใช้จริงนั้น มีวัตถุประสงค์เพื่อควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพของอุปกรณ์ในเลเซอร์โพรง (โดยปกติคือความยาวคลื่นกลางของแบนด์วิดท์ใช้งาน) เพื่อควบคุมและเลือกโหมดตามยาวของการสั่นในโพรง เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการปรับความยาวคลื่นเอาต์พุต ตามหลักการนี้ ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เลเซอร์ไฟเบอร์แบบปรับแต่งได้ส่วนใหญ่ทำได้โดยการแทนที่ปลายด้านสะท้อนแสงของเลเซอร์ด้วยเกรตติงการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง และเลือกโหมดโพรงเลเซอร์โดยการหมุนและปรับเกรตติงการเลี้ยวเบนด้วยตนเอง ในปี 2011 Zhu และคณะ ได้ใช้ฟิลเตอร์แบบปรับแต่งได้เพื่อให้ได้เอาต์พุตเลเซอร์แบบปรับแต่งได้ที่ความยาวคลื่นเดียวและมีความกว้างของเส้นที่แคบ ในปี 2016 กลไกการบีบอัดความกว้างของเส้นเรย์ลีถูกนำไปใช้กับการบีบอัดความยาวคลื่นคู่ นั่นคือ แรงกดถูกนำไปใช้กับ FBG เพื่อปรับความยาวคลื่นเลเซอร์คู่ และความกว้างของเส้นเลเซอร์เอาต์พุตก็ถูกตรวจสอบในเวลาเดียวกัน ทำให้ได้ช่วงการปรับความยาวคลื่นที่ 3 นาโนเมตร เอาต์พุตแบบสองความยาวคลื่นมีเสถียรภาพโดยมีความกว้างของเส้นประมาณ 700 เฮิรตซ์ ในปี 2560 จูและคณะได้ใช้กราฟีนและเส้นใยแบรกก์เกรตติงแบบไมโคร-นาโนเพื่อสร้างฟิลเตอร์แบบออปติคัลที่ปรับได้ทั้งหมด และเมื่อผสานเข้ากับเทคโนโลยีเลเซอร์แคบบริลลูอิน ก็ได้ใช้เอฟเฟกต์โฟโตเทอร์มอลของกราฟีนที่ความยาวคลื่นใกล้ 1550 นาโนเมตร เพื่อให้ได้เส้นเลเซอร์ที่มีความกว้างต่ำถึง 750 เฮิรตซ์ และการสแกนที่รวดเร็วและแม่นยำด้วยโฟโตคอนโทรลที่ 700 เมกะเฮิรตซ์/มิลลิวินาที ในช่วงความยาวคลื่น 3.67 นาโนเมตร ดังแสดงในรูปที่ 5 วิธีการควบคุมความยาวคลื่นข้างต้นนี้ทำให้สามารถเลือกโหมดเลเซอร์ได้โดยการเปลี่ยนความยาวคลื่นศูนย์กลางของแถบพาสแบนด์ของอุปกรณ์ในโพรงเลเซอร์โดยตรงหรือโดยอ้อม

รูปที่ 5 (ก) การตั้งค่าการทดลองของความยาวคลื่นที่ควบคุมด้วยแสงเลเซอร์ไฟเบอร์แบบปรับได้และระบบการวัด;

(b) สเปกตรัมเอาต์พุตที่เอาต์พุต 2 พร้อมการปรับปรุงปั๊มควบคุม

2.3 แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์สีขาว

การพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงสีขาวได้ผ่านขั้นตอนต่างๆ เช่น หลอดทังสเตนฮาโลเจน หลอดดิวทีเรียมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และแหล่งกำเนิดแสงแบบซูเปอร์คอนตินิวอัม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แหล่งกำเนิดแสงแบบซูเปอร์คอนตินิวอัมภายใต้การกระตุ้นด้วยพัลส์เฟมโตวินาทีหรือพิโควินาทีที่มีกำลังส่งผ่านยิ่งยวด จะก่อให้เกิดผลกระทบแบบไม่เชิงเส้นของลำดับต่างๆ ในท่อนำคลื่น และสเปกตรัมจะกว้างขึ้นอย่างมาก ครอบคลุมช่วงตั้งแต่แสงที่มองเห็นไปจนถึงอินฟราเรดใกล้ และมีความสอดคล้องกันสูง นอกจากนี้ ด้วยการปรับการกระจายตัวและความไม่เป็นเชิงเส้นของเส้นใยแก้วพิเศษ สเปกตรัมของเส้นใยแก้วจึงสามารถขยายไปถึงช่วงอินฟราเรดกลางได้ แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ชนิดนี้ถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางในหลายสาขา เช่น การถ่ายภาพด้วยแสงแบบโคฮีเรนซ์ การตรวจจับก๊าซ การถ่ายภาพทางชีวภาพ และอื่นๆ เนื่องจากข้อจำกัดของแหล่งกำเนิดแสงและตัวกลางที่ไม่เชิงเส้น สเปกตรัมแบบซูเปอร์คอนตินิวอัมในยุคแรกจึงส่วนใหญ่เกิดจากการปั๊มเลเซอร์โซลิดสเตตด้วยแก้วออปติคัล เพื่อสร้างสเปกตรัมแบบซูเปอร์คอนตินิวอัมในช่วงที่มองเห็นได้ นับแต่นั้นมา เส้นใยแก้วก็ค่อยๆ กลายเป็นตัวกลางที่ยอดเยี่ยมสำหรับการสร้างซูเปอร์คอนตินิวอัมแบบแบนด์กว้าง เนื่องจากมีค่าสัมประสิทธิ์แบบไม่เชิงเส้นสูงและสนามโหมดการส่งสัญญาณขนาดเล็ก ผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นหลัก ได้แก่ การผสมคลื่นสี่คลื่น ความไม่เสถียรของการมอดูเลต การมอดูเลตเฟสตนเอง การมอดูเลตข้ามเฟส การแยกโซลิตอน การกระเจิงรามาน การเลื่อนความถี่ตนเองของโซลิตอน ฯลฯ สัดส่วนของผลกระทบแต่ละอย่างยังแตกต่างกันไปตามความกว้างของพัลส์ของพัลส์กระตุ้นและการกระจายตัวของเส้นใย โดยทั่วไปแล้ว แหล่งกำเนิดแสงแบบซูเปอร์คอนตินิวอัมในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงกำลังของเลเซอร์และการขยายช่วงสเปกตรัมเป็นหลัก และให้ความสำคัญกับการควบคุมความสอดคล้องกันของแสง

3 สรุป

บทความนี้สรุปและทบทวนแหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่ใช้สนับสนุนเทคโนโลยีการตรวจจับด้วยไฟเบอร์ ซึ่งรวมถึงเลเซอร์เส้นแคบ เลเซอร์ปรับความถี่เดียว และเลเซอร์ขาวแบนด์วิดท์กว้าง ได้มีการนำเสนอข้อกำหนดการใช้งานและสถานะการพัฒนาของเลเซอร์เหล่านี้ในสาขาการตรวจจับด้วยไฟเบอร์อย่างละเอียด จากการวิเคราะห์ข้อกำหนดและสถานะการพัฒนา สรุปได้ว่าแหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่เหมาะสำหรับการตรวจจับด้วยไฟเบอร์สามารถให้เอาต์พุตเลเซอร์ที่แคบเป็นพิเศษและมีเสถียรภาพสูงในทุกย่านความถี่และทุกเวลา ดังนั้น เราจึงเริ่มต้นด้วยเลเซอร์เส้นแคบ เลเซอร์เส้นแคบที่ปรับความถี่ได้ และเลเซอร์แสงขาวที่มีแบนด์วิดท์เกนกว้าง และค้นหาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสร้างแหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่เหมาะสำหรับการตรวจจับด้วยไฟเบอร์โดยการวิเคราะห์การพัฒนา