光ファイバーセンシング用レーザー光源技術 第2部

光ファイバーセンシング用レーザー光源技術 第2部

2.2 単一波長掃引レーザー光源

レーザーの単一波長掃引の実現は、基本的にデバイスの物理的特性を制御することです。レーザ出力波長を調整するという目的を達成するために、キャビティ内の発振縦モードの制御と選択を達成するために、キャビティ（通常は動作帯域幅の中心波長）を設定します。この原理に基づいて、1980 年代には、主にレーザーの反射端面を反射回折格子に置き換え、手動で回折格子を回転させて調整することでレーザーの共振器モードを選択することで、波長可変ファイバーレーザーの実現が実現されました。 2011 年に、Zhu らは、は、波長可変フィルターを使用して、狭い線幅で単一波長の波長可変レーザー出力を実現しました。 2016年には、レイリー線幅圧縮メカニズムが二波長圧縮に適用されました。つまり、二波長レーザー調整を達成するためにFBGに応力が加えられ、同時に出力レーザー線幅が監視され、波長調整範囲が得られました。んー。線幅約700Hzの二波長安定出力。 2017 年に Zhu らは、グラフェンとマイクロナノファイバーブラッググレーティングを使用して全光学同調可能フィルターを作成し、ブリルアンレーザー狭窄技術と組み合わせて、1550 nm付近のグラフェンの光熱効果を使用して、750 Hzという低いレーザー線幅と光制御された高速および光制御を実現しました。 3.67 nm の波長範囲で 700 MHz/ms の正確なスキャン。図5に示すように、上記の波長制御方法は基本的に、レーザーキャビティ内のデバイスの通過帯域中心波長を直接的または間接的に変更することによってレーザーモードの選択を実現します。

図5 (a) 光制御可能な波長の実験装置 -波長可変ファイバーレーザーおよび測定システム。

(b) 制御ポンプを強化した場合の出力 2 での出力スペクトル

2.3 白色レーザー光源

白色光源の開発は、ハロゲンタングステンランプ、重水素ランプ、半導体レーザーそしてスーパーコンティニューム光源。特に、スーパーコンティニューム光源は、超過渡パワーによるフェムト秒またはピコ秒パルスの励起下で、導波路内にさまざまな次数の非線形効果を生成し、スペクトルが大幅に広がり、可視光から近赤外までの帯域をカバーできます。そして強い一貫性を持っています。さらに、特殊ファイバーの分散と非線形性を調整することで、スペクトルを中赤外帯域まで拡張することも可能です。この種のレーザー光源は、光干渉断層撮影、ガス検出、生物学的イメージングなどの多くの分野で広く応用されています。光源と非線形媒体の制限により、初期のスーパーコンティニューム スペクトルは主に固体レーザー励起光学ガラスによって生成され、可視範囲でスーパーコンティニューム スペクトルを生成しました。それ以来、光ファイバーは、その大きな非線形係数と小さな伝送モードフィールドにより、広帯域スーパーコンティニュームを生成するための優れた媒体となりました。主な非線形効果には、四光波混合、変調不安定性、自己位相変調、相互位相変調、ソリトン分割、ラマン散乱、ソリトン自己周波数シフトなどがあり、それぞれの影響の割合も環境によって異なります。励起パルスのパルス幅とファイバーの分散。現在、スーパーコンティニューム光源は主にレーザー出力の向上とスペクトル範囲の拡大を目指しており、そのコヒーレンス制御に注目が集まっています。

3 まとめ

このペーパーでは、狭線幅レーザー、単一周波数可変レーザー、広帯域白色レーザーなど、ファイバー センシング技術をサポートするために使用されるレーザー光源を要約しレビューします。ファイバーセンシング分野におけるこれらのレーザーのアプリケーション要件と開発状況について詳しく紹介します。要件と開発状況を分析した結果、ファイバーセンシングに最適なレーザー光源は、いつでもどの帯域でも超狭帯域かつ超安定したレーザー出力を実現できるという結論に達しました。したがって、私たちは狭線幅レーザー、可変狭線幅レーザー、広い利得帯域幅を備えた白色光レーザーから始めて、それらの開発を分析することによってファイバーセンシングに理想的なレーザー光源を実現するための効果的な方法を見つけます。