광섬유 감지를 위한 레이저 소스 기술 2부

광섬유 감지를 위한 레이저 소스 기술 2부

2.2 단일 파장 스윕레이저 소스

레이저 단일 파장 스윕의 실현은 본질적으로 장치의 물리적 특성을 제어하는 ​​것입니다.원자 램프공동(일반적으로 작동 대역폭의 중심 파장)을 사용하여 공동 내 진동 종방향 모드의 제어 및 선택을 달성하고 출력 파장을 튜닝하는 목적을 달성합니다.이 원리를 바탕으로 1980년대 초에 가변 파이버 레이저의 실현은 주로 레이저의 반사 단면을 반사 회절 격자로 교체하고 회절 격자를 수동으로 회전 및 튜닝하여 레이저 공동 모드를 선택하는 방식으로 이루어졌습니다.2011년에 Zhu 등은 가변 필터를 사용하여 좁은 선폭을 가진 단일 파장 가변 레이저 출력을 달성했습니다.2016년에는 레일리 선폭 압축 메커니즘을 이중 파장 압축에 적용했습니다.즉, FBG에 응력을 가하여 이중 파장 레이저 튜닝을 달성하고 동시에 출력 레이저 선폭을 모니터링하여 3nm의 파장 튜닝 범위를 얻었습니다.약 700Hz의 선폭을 가진 이중 파장 안정 출력. 2017년, Zhu 등은 그래핀과 마이크로나노 파이버 브래그 격자를 사용하여 전광 가변 필터를 제작하고, 브릴루앙 레이저 협대역 기술과 결합하여 1550nm 부근의 그래핀 광열 효과를 이용하여 750Hz의 낮은 레이저 선폭과 3.67nm 파장 범위에서 700MHz/ms의 광제어 고속 정밀 스캐닝을 달성했습니다. 그림 5에서 볼 수 있듯이, 위의 파장 제어 방식은 기본적으로 레이저 공동 내 소자의 통과대역 중심 파장을 직간접적으로 변경하여 레이저 모드 선택을 구현합니다.

그림 5 (a) 광학 제어 파장의 실험 설정가변형 파이버 레이저그리고 측정 시스템;

(b) 제어 펌프의 향상에 따른 출력 2의 출력 스펙트럼

2.3 백색 레이저 광원

백색광원의 개발은 할로겐텅스텐램프, 중수램프 등 다양한 단계를 거쳐왔다.반도체 레이저초연속 광원. 특히, 초연속 광원은 초과도 전력을 가진 펨토초 또는 피코초 펄스의 여기 하에서 도파관에 다양한 차수의 비선형 효과를 생성하고, 스펙트럼이 크게 확장되어 가시광선에서 근적외선까지의 대역을 포괄할 수 있으며, 강한 결맞음을 갖습니다. 또한, 특수 광섬유의 분산 및 비선형성을 조정함으로써 스펙트럼을 중적외선 대역까지 확장할 수 있습니다. 이러한 레이저 광원은 광 결맞음 단층촬영, 가스 감지, 생물 이미징 등 여러 분야에 널리 응용되고 있습니다. 광원과 비선형 매질의 한계로 인해, 초기 초연속 스펙트럼은 주로 고체 레이저 펌핑 광학 유리를 사용하여 가시광선 영역에서 초연속 스펙트럼을 생성했습니다. 그 이후로 광섬유는 높은 비선형 계수와 작은 투과 모드 필드 덕분에 광대역 초연속을 생성하는 데 적합한 매질로 점차 자리 잡았습니다. 주요 비선형 효과로는 4파 혼합, 변조 불안정성, 자기 위상 변조, 교차 위상 변조, 솔리톤 분리, 라만 산란, 솔리톤 자기 주파수 편이 등이 있으며, 각 효과의 비율은 여기 펄스의 펄스 폭과 광섬유 분산에 따라 달라집니다. 일반적으로 초연속 광원은 레이저 출력 향상 및 스펙트럼 범위 확장에 중점을 두고 있으며, 결맞음 제어에도 중점을 두고 있습니다.

3 요약

본 논문은 협선폭 레이저, 단일 주파수 가변 레이저, 광대역 백색 레이저 등 광섬유 센싱 기술을 지원하는 레이저 광원들을 요약하고 검토합니다. 광섬유 센싱 분야에서 이러한 레이저들의 응용 요건과 개발 현황을 자세히 소개합니다. 이들의 요건과 개발 현황을 분석함으로써, 광섬유 센싱에 이상적인 레이저 광원은 모든 대역, 모든 시간에 걸쳐 초협폭 및 초안정성을 달성할 수 있음을 결론지었습니다. 따라서 협선폭 레이저, 가변 협선폭 레이저, 그리고 넓은 이득 대역폭을 갖는 백색 레이저를 중심으로, 개발 현황을 분석하여 광섬유 센싱에 이상적인 레이저 광원을 구현하는 효과적인 방법을 모색합니다.