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 du 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), de manière à réaliser le contrôle et la sélection du mode longitudinal d'oscillation dans la cavité, de manière à 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 la cavité laser en tournant et en réglant manuellement le réseau de diffraction. En 2011, Zhu et al. utilisé des filtres accordables pour obtenir une sortie laser accordable à une seule longueur d'onde avec une largeur de ligne étroite. En 2016, le mécanisme de compression de largeur de raie 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. n.m. Sortie stable à double longueur d'onde avec une largeur de ligne d'environ 700 Hz. En 2017, Zhu et al. utilisé du graphène et un réseau de Bragg à micro-nanofibre pour créer un filtre accordable entièrement optique, et combiné à la technologie de rétrécissement laser Brillouin, utilisé l'effet photothermique du graphène proche de 1550 nm pour obtenir une largeur de raie laser aussi basse que 750 Hz et une vitesse photocontrôlée rapide et balayage précis de 700 MHz/ms dans la plage de longueurs d'onde de 3,67 nm. Comme le montre la figure 5. La méthode de contrôle de longueur d'onde ci-dessus réalise essentiellement la sélection du 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 à commande optiquelaser 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 de lumière supercontinuum. En particulier, la source de lumière supercontinuum, sous l'excitation d'impulsions femtosecondes ou picosecondes avec une puissance super transitoire, produit des effets non linéaires de divers ordres dans le guide d'ondes, et le spectre est considérablement élargi, ce qui peut couvrir la bande allant de la lumière visible au proche infrarouge, et a une forte cohérence. De plus, en ajustant la dispersion et la non-linéarité de la fibre spéciale, son spectre peut même être étendu jusqu'à la bande infrarouge moyenne. 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 de la limitation de la source de lumière et du milieu non linéaire, le premier spectre du supercontinuum était principalement produit par pompage laser à l'état solide du verre optique pour produire le spectre du supercontinuum dans la plage visible. Depuis lors, la fibre optique est progressivement devenue un excellent support pour générer un supercontinuum à large bande en raison de son coefficient non linéaire élevé et de son petit champ de mode de transmission. Les principaux effets non linéaires comprennent le mélange à quatre ondes, l'instabilité de modulation, la modulation d'auto-phase, la modulation de phase croisée, la division du soliton, la diffusion Raman, le décalage d'auto-fréquence du soliton, etc., et la proportion de chaque effet est également différente selon le largeur d'impulsion de l'impulsion d'excitation et dispersion de la fibre. En général, la source de lumière supercontinuum vise désormais principalement à améliorer la puissance du laser et à élargir la plage spectrale, et à prêter attention à son contrôle de cohérence.

3 Résumé

Cet article résume et passe en revue les sources laser utilisées pour prendre en charge la technologie de détection par fibre, notamment le laser à largeur de ligne étroite, le laser accordable à fréquence unique et le laser blanc 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. En analysant leurs exigences et leur état de développement, il est conclu que la source laser idéale pour la détection par fibre peut atteindre une sortie laser ultra-étroite et ultra-stable dans n'importe quelle bande et à tout moment. Par conséquent, nous commençons par un laser à largeur de ligne étroite, un laser à largeur de ligne étroite accordable et un laser à lumière blanche avec une large bande passante de gain, et découvrons un moyen efficace de réaliser la source laser idéale pour la détection par fibre en analysant leur développement.