تكنولوجيا مصدر الليزر لإستشعار الألياف الضوئية الجزء الثاني

تكنولوجيا مصدر الليزر لإستشعار الألياف الضوئية الجزء الثاني

2.2 اكتساح الطول الموجي الواحدمصدر الليزر

إن تحقيق اكتساح الطول الموجي بالليزر هو في الأساس التحكم في الخصائص الفيزيائية للجهاز فيالليزرالتجويف (عادةً هو الطول الموجي المركزي لعرض نطاق التشغيل)، وذلك لتحقيق التحكم واختيار الوضع الطولي المتذبذب في التجويف، وذلك لتحقيق الغرض من ضبط الطول الموجي للإخراج. بناءً على هذا المبدأ، في وقت مبكر من الثمانينات، تم تحقيق ليزر الألياف القابل للضبط بشكل أساسي عن طريق استبدال الوجه النهائي العاكس للليزر بشبكة حيود عاكسة، واختيار وضع تجويف الليزر عن طريق تدوير وضبط شبكة الحيود يدويًا. في عام 2011، تشو وآخرون. تستخدم مرشحات قابلة للضبط لتحقيق إخراج ليزر قابل للضبط بطول موجة واحدة مع عرض خط ضيق. في عام 2016، تم تطبيق آلية ضغط عرض خط Rayleigh على ضغط الطول الموجي المزدوج، أي أنه تم تطبيق الضغط على FBG لتحقيق ضبط ليزر مزدوج الطول الموجي، وتمت مراقبة عرض خط الليزر الناتج في نفس الوقت، للحصول على نطاق ضبط الطول الموجي 3 نانومتر. خرج مستقر ثنائي الطول الموجي بعرض خط يبلغ حوالي 700 هرتز. في عام 2017، تشو وآخرون. استخدم شبكة Bragg من الجرافين وألياف النانو الدقيقة لصنع مرشح بصري قابل للضبط بالكامل، بالإضافة إلى تقنية التضييق بالليزر Brillouin، استخدم التأثير الحراري الضوئي للجرافين بالقرب من 1550 نانومتر لتحقيق عرض خط ليزر منخفض يصل إلى 750 هرتز وسرعة التحكم الضوئي مسح دقيق يبلغ 700 ميجا هرتز/ مللي ثانية في نطاق الطول الموجي 3.67 نانومتر. كما هو مبين في الشكل 5. تحقق طريقة التحكم في الطول الموجي أعلاه بشكل أساسي اختيار وضع الليزر عن طريق تغيير الطول الموجي لمركز نطاق التمرير للجهاز في تجويف الليزر بشكل مباشر أو غير مباشر.

الشكل 5 (أ) الإعداد التجريبي للطول الموجي الذي يمكن التحكم فيه بصريًا-ليزر ألياف قابل للضبطونظام القياس؛

(ب) أطياف الخرج عند الخرج 2 مع تعزيز مضخة التحكم

2.3 مصدر ضوء الليزر الأبيض

لقد مر تطوير مصدر الضوء الأبيض بمراحل مختلفة مثل مصباح الهالوجين التنغستن، مصباح الديوتيريوم،ليزر أشباه الموصلاتومصدر الضوء فائق الاستمرارية. على وجه الخصوص، ينتج مصدر الضوء فائق الاستمرارية، تحت إثارة نبضات الفمتوثانية أو البيكو ثانية ذات قوة عابرة فائقة، تأثيرات غير خطية لأوامر مختلفة في الدليل الموجي، ويتم توسيع الطيف بشكل كبير، والذي يمكن أن يغطي النطاق من الضوء المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة، ولها تماسك قوي. بالإضافة إلى ذلك، من خلال ضبط التشتت وعدم الخطية للألياف الخاصة، يمكن تمديد طيفها إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. لقد تم تطبيق هذا النوع من مصادر الليزر بشكل كبير في العديد من المجالات، مثل التصوير المقطعي التوافقي البصري، واكتشاف الغاز، والتصوير البيولوجي، وما إلى ذلك. نظرًا لمحدودية مصدر الضوء والوسط غير الخطي، تم إنتاج طيف الاستمرارية الفائقة المبكر بشكل أساسي عن طريق ضخ الزجاج البصري بالليزر ذو الحالة الصلبة لإنتاج طيف الاستمرارية الفائقة في النطاق المرئي. منذ ذلك الحين، أصبحت الألياف الضوئية تدريجيًا وسيلة ممتازة لتوليد استمرارية فائقة النطاق عريضة النطاق بسبب معاملها غير الخطي الكبير ومجال وضع الإرسال الصغير. تشمل التأثيرات غير الخطية الرئيسية خلط الموجات الأربعة، وعدم استقرار التشكيل، وتعديل الطور الذاتي، والتعديل عبر الطور، وتقسيم سوليتون، وتشتت رامان، وتحول تردد سوليتون الذاتي، وما إلى ذلك، وتختلف نسبة كل تأثير أيضًا وفقًا لـ عرض النبض لنبض الإثارة وتشتت الألياف. بشكل عام، الآن مصدر الضوء فائق الاستمرارية يتجه بشكل أساسي نحو تحسين قوة الليزر وتوسيع النطاق الطيفي، وإيلاء الاهتمام للتحكم في تماسكه.

3 ملخص

تلخص هذه الورقة وتستعرض مصادر الليزر المستخدمة لدعم تكنولوجيا استشعار الألياف، بما في ذلك الليزر ذو الخط الضيق والليزر أحادي التردد القابل للضبط والليزر الأبيض عريض النطاق. يتم عرض متطلبات التطبيق وحالة تطوير هذه الليزرات في مجال استشعار الألياف بالتفصيل. من خلال تحليل متطلباتها وحالة التطوير، تم التوصل إلى أن مصدر الليزر المثالي لاستشعار الألياف يمكن أن يحقق مخرجات ليزر ضيقة للغاية وفائقة الاستقرار في أي نطاق وفي أي وقت. لذلك، نبدأ باستخدام الليزر ذو عرض الخط الضيق، والليزر ذو العرض الضيق القابل للضبط، والليزر ذو الضوء الأبيض ذي النطاق الترددي العريض، ونكتشف طريقة فعالة لتحقيق مصدر الليزر المثالي لاستشعار الألياف من خلال تحليل تطورها.