Technologie de source laser pour la détection par fibre optique, deuxième partie

Technologie de source laser pour la détection par fibre optique, deuxième partie

2.2 Balayage d'une seule longueur d'ondesource laser

La réalisation d'un balayage laser à longueur d'onde unique consiste essentiellement à contrôler les propriétés physiques du dispositif dans lelasercavité (généralement la longueur d'onde centrale de la bande passante de fonctionnement), afin de contrôler et de sélectionner le mode longitudinal oscillant dans la cavité et d'atteindre l'objectif de réglage de la longueur d'onde de sortie. Sur la base de ce principe, dès les années 1980, la réalisation de lasers à fibre accordables a été principalement réalisée en remplaçant une face d'extrémité réfléchissante du laser par un réseau de diffraction réfléchissant, et en sélectionnant le mode de cavité laser par rotation et réglage manuels du réseau de diffraction. En 2011, Zhu et al. ont utilisé des filtres accordables pour obtenir une sortie laser accordable à une seule longueur d'onde avec une largeur de raie étroite. En 2016, le mécanisme de compression de largeur de raie de Rayleigh a été appliqué à la compression à double longueur d'onde, c'est-à-dire qu'une contrainte a été appliquée au FBG pour obtenir un réglage laser à double longueur d'onde, et la largeur de raie laser de sortie a été surveillée en même temps, obtenant une plage de réglage de longueur d'onde de 3 nm. Sortie stable à double longueur d'onde avec une largeur de raie d'environ 700 Hz. En 2017, Zhu et al. Un filtre accordable entièrement optique a été fabriqué à partir de graphène et de réseaux de Bragg à micro-nanofibres. L'effet photothermique du graphène, combiné à la technologie de rétrécissement laser Brillouin, a permis d'obtenir une largeur de raie laser de 750 Hz et un balayage photocontrôlé rapide et précis de 700 MHz/ms dans la gamme de longueurs d'onde de 3,67 nm. Comme le montre la figure 5, la méthode de contrôle de la longueur d'onde décrite ci-dessus permet de sélectionner le mode laser en modifiant directement ou indirectement la longueur d'onde centrale de la bande passante du dispositif dans la cavité laser.

Fig. 5 (a) Configuration expérimentale de la longueur d'onde optiquement contrôlablelaser à fibre accordableet le système de mesure ;

(b) Spectres de sortie à la sortie 2 avec l'amélioration de la pompe de contrôle

2.3 Source de lumière laser blanche

Le développement de la source de lumière blanche a connu différentes étapes telles que la lampe halogène au tungstène, la lampe au deutérium,laser à semi-conducteuret source lumineuse supercontinuum. En particulier, la source lumineuse supercontinuum, sous l'excitation d'impulsions femtosecondes ou picosecondes de puissance supertransitoire, produit des effets non linéaires de divers ordres dans le guide d'ondes. Le spectre est considérablement élargi, couvrant la bande allant du visible au proche infrarouge, et présente une forte cohérence. De plus, en ajustant la dispersion et la non-linéarité de la fibre spéciale, son spectre peut même être étendu au moyen infrarouge. Ce type de source laser a été largement utilisé dans de nombreux domaines, tels que la tomographie par cohérence optique, la détection de gaz, l'imagerie biologique, etc. En raison des limitations de la source lumineuse et du milieu non linéaire, le spectre supercontinuum initial était principalement produit par pompage laser à l'état solide sur verre optique pour produire le spectre supercontinuum dans le domaine visible. Depuis lors, la fibre optique est progressivement devenue un excellent support pour générer du supercontinuum large bande grâce à son coefficient non linéaire élevé et à son faible champ de mode de transmission. Les principaux effets non linéaires comprennent le mélange à quatre ondes, l'instabilité de modulation, l'automodulation de phase, la modulation de phase croisée, la séparation des solitons, la diffusion Raman, le décalage de fréquence des solitons, etc. La proportion de chaque effet varie également selon la largeur de l'impulsion d'excitation et la dispersion de la fibre. De manière générale, la source lumineuse supercontinuum vise désormais principalement à améliorer la puissance laser et à élargir la gamme spectrale, en accordant une attention particulière au contrôle de sa cohérence.

3 Résumé

Cet article résume et passe en revue les sources laser utilisées pour la technologie de détection par fibre, notamment les lasers à faible largeur de raie, les lasers accordables monofréquence et les lasers blancs à large bande. Les exigences d'application et l'état de développement de ces lasers dans le domaine de la détection par fibre sont présentés en détail. L'analyse de ces exigences et de leur état de développement permet de conclure que la source laser idéale pour la détection par fibre permet d'obtenir une sortie laser ultra-étroite et ultra-stable sur n'importe quelle bande et à tout moment. Par conséquent, nous commençons par les lasers à faible largeur de raie, les lasers accordables à faible largeur de raie et les lasers blancs à large bande passante, et nous étudions leur développement pour trouver une méthode efficace pour réaliser la source laser idéale pour la détection par fibre.