광섬유 센싱을 위한 레이저 소스 기술 제2부

광섬유 센싱을 위한 레이저 소스 기술 제2부

2.2 단일 파장 스윕레이저 소스

레이저 단일 파장 스윕의 실현은 본질적으로 장치의 물리적 특성을 제어하는 ​​것입니다.원자 램프캐비티(일반적으로 작동 대역폭의 중심 파장)를 사용하여 캐비티에서 진동 세로 모드를 제어하고 선택하여 출력 파장을 조정하는 목적을 달성합니다. 이 원리를 바탕으로 1980년대 초 파장 조정 가능한 광섬유 레이저의 구현은 주로 레이저의 반사 단면을 반사 회절 격자로 교체하고 회절 격자를 수동으로 회전 및 조정하여 레이저 공동 모드를 선택함으로써 달성되었습니다. 2011년에 Zhu et al. 좁은 선폭으로 단일 파장 조정 가능한 레이저 출력을 달성하기 위해 조정 가능한 필터를 사용했습니다. 2016년에는 Rayleigh 선폭 압축 메커니즘을 이중 파장 압축에 적용했습니다. 즉, FBG에 응력을 적용하여 이중 파장 레이저 튜닝을 달성하고 동시에 출력 레이저 선폭을 모니터링하여 파장 튜닝 범위 3을 얻었습니다. nm. 약 700Hz의 선폭으로 이중 파장의 안정적인 출력을 제공합니다. 2017년에 Zhu et al. 그래핀 및 마이크로 나노 섬유 브래그 격자를 사용하여 전광 조정 가능 필터를 만들고 Brillouin 레이저 협소화 기술과 결합하여 1550nm 근처의 그래핀의 광열 효과를 사용하여 750Hz만큼 낮은 레이저 선폭과 광 제어 빠르고 3.67 nm의 파장 범위에서 700 MHz/ms의 정확한 스캐닝. 위의 파장 제어 방법은 기본적으로 레이저 캐비티에서 장치의 통과 대역 중심 파장을 직접 또는 간접적으로 변경하여 레이저 모드 선택을 실현합니다.

그림 5 (a) 광학 제어 가능한 파장의 실험 설정조정 가능한 파이버 레이저측정 시스템;

(b) 제어 펌프의 향상에 따른 출력 2의 출력 스펙트럼

2.3 백색 레이저 광원

백색광원의 개발은 할로겐 텅스텐 램프, 중수소 램프,반도체 레이저초연속 광원. 특히, 초연속 광원은 초과도 전력으로 펨토초 또는 피코초 펄스의 여기 하에서 도파관에 다양한 차수의 비선형 효과를 생성하고 스펙트럼이 크게 넓어져 가시광선에서 근적외선까지의 대역을 포괄할 수 있습니다. 그리고 강한 일관성을 가지고 있습니다. 또한 특수섬유의 분산과 비선형성을 조절해 중적외선 대역까지 스펙트럼을 확장할 수 있다. 이러한 종류의 레이저 소스는 광 간섭 단층 촬영, 가스 감지, 생물학적 이미징 등과 같은 많은 분야에 크게 적용되었습니다. 광원과 비선형 매질의 한계로 인해 초기 초연속 스펙트럼은 주로 고체 레이저 펌핑 광학 유리에 의해 생성되어 가시 범위에서 초연속 스펙트럼을 생성했습니다. 그 이후로 광섬유는 큰 비선형 계수와 작은 전송 모드 필드로 인해 점차 광대역 초연속체를 생성하는 탁월한 매체가 되었습니다. 주요 비선형 효과에는 4파 혼합, 변조 불안정, 자기 위상 변조, 교차 위상 변조, 솔리톤 분할, 라만 산란, 솔리톤 자체 주파수 이동 등이 포함되며 각 효과의 비율도 다음과 같이 다릅니다. 여기 펄스의 펄스 폭과 섬유의 분산. 일반적으로 이제 초연속 광원은 주로 레이저 출력을 향상하고 스펙트럼 범위를 확장하는 데 중점을 두고 있으며 일관성 제어에 주의를 기울이고 있습니다.

3 요약

이 문서에서는 좁은 선폭 레이저, 단일 주파수 조정 가능 레이저 및 광대역 백색 레이저를 포함하여 광섬유 감지 기술을 지원하는 데 사용되는 레이저 소스를 요약하고 검토합니다. 광섬유 감지 분야에서 이러한 레이저의 응용 요구 사항과 개발 상태가 자세히 소개됩니다. 요구 사항과 개발 상태를 분석함으로써 파이버 센싱을 위한 이상적인 레이저 소스는 모든 대역과 시간에서 매우 좁고 매우 안정적인 레이저 출력을 달성할 수 있다는 결론을 내렸습니다. 따라서 우리는 좁은 선폭 레이저, 조정 가능한 좁은 선폭 레이저 및 넓은 이득 대역폭을 갖는 백색광 레이저로 시작하고 개발 분석을 통해 광섬유 감지에 이상적인 레이저 소스를 실현하는 효과적인 방법을 찾습니다.