Primjena jednofrekventnog poluvodičkog lasera u preciznom mjerenju interferencije svjetlosnih valova

PrimjenaJednofrekventni poluvodički laseru preciznom mjerenju interferencije svjetlosnih valova
Primjena jedne frekvencijepoluvodički laserRaspravlja se o područjima preciznog mjerenja kao što su hidrofoni s optičkim vlaknima i interferometri za prisluškivanje na tlu, a detaljno se analizira ključni utjecaj laserskih performansi na performanse interferometarskih sustava.

Osnovna struktura i princip rada sustava: Sustav optičkih hidrofona uglavnom se sastoji od senzorske glave i interferometra (uzimajući MZ interferometar kao primjer). Osnovni princip je da zvučni signal (zvučni tlak Δp) djeluje na senzorsku glavu, uzrokujući promjene u duljini i indeksu loma senzorskog vlakna omotanog oko šupljeg cilindra, čime se uvode promjene u optičkom putu. Ova mala promjena optičkog puta (tj. promjena faze) detektira se s visokom osjetljivošću interferometrom.

1. Senzorska glava: Njena osnovna funkcija je pretvaranje zvučnih vibracija u promjene u optičkom putu interferometra. Koeficijent osjetljivosti s povezan je s čimbenicima kao što je duljina vlakna L, a dulja senzorska vlakna korisna su za poboljšanje osjetljivosti sustava.
2. Interferometar: To je „najbolje oružje“ za detekciju malih faznih promjena. Intenzitet izlazne svjetlosti ima kosinusni odnos s faznom razlikom. Stabilizacijom statičkog faznog odstupanja φ ₀ u ortogonalnoj radnoj točki ((m+1/2)π), sustav može postići najveću osjetljivost detekcije.
3. Ključni parametri izvora svjetlosti koji utječu na performanse sustava: Članak se usredotočuje na analizu ograničenja laserskih performansi u postizanju visoke fazne rezolucije (s metom od ≤ 1 μ rad).
4. LaserFrekvencijski šum i širina linije: Frekvencijski šum lasera može uzrokovati interferentni fazni šum, čime se smanjuje vidljivost interferencijskih pruga. Za interferometar s optičkom razlikom puta od oko 1 metra, da bi se postigla fazna rezolucija od 1 μ rad, širina linije lasera mora biti manja od oko 30 Hz. Ovo je vrlo visok zahtjev za frekvencijsku stabilnostizvor svjetlosti.
5. Šum intenziteta lasera: Šum relativnog intenziteta (RIN) lasera bit će izravno pretvoren u faznu pogrešku signala interferencije. Da bi se postigla fazna rezolucija od 1 μ rad pri tipičnoj snazi ​​detekcijske svjetlosti (~100 μ W), RIN lasera treba smanjiti ispod -120 dB. Ovo je vrlo visok zahtjev za stabilnost intenziteta izvora svjetlosti.

Ukratko, analizom sustava hidrofona s optičkim vlaknima, razrađeni su strogi zahtjevi za glavni izvor svjetlosti – jednofrekventni poluvodički laser – u smislu izuzetno uske širine linije (visoka stabilnost frekvencije) i izuzetno niskog intenziteta šuma u preciznom mjerenju temeljenom na principu interferencije, te su predstavljeni izazovi stabilizacije laserske frekvencije s kojima se suočavaju primjene velikih sustava.