Aplicarea laserului semiconductor cu frecvență unică în măsurarea precisă a interferenței undelor luminoase

AplicareaLaser semiconductor cu frecvență unicăîn măsurarea precisă a interferenței undelor luminoase
Aplicarea frecvenței unicelaser semiconductorîn domenii de măsurare de precizie, cum ar fi hidrofoanele cu fibră optică și interferometrele de ascultare la sol, iar impactul cheie al performanței laserului asupra performanței sistemelor interferometrice este analizat în profunzime.

Structura centrală și principiul de funcționare al sistemului: Sistemul hidrofon cu fibră optică este compus în principal dintr-un cap de detectare și un interferometru (luând ca exemplu interferometrul MZ). Principiul de bază este că semnalul sonor (presiunea sonoră Δp) acționează asupra capului de detectare, provocând modificări ale lungimii și indicelui de refracție al fibrei de detectare înfășurate în jurul cilindrului gol, introducând astfel modificări în calea optică. Această mică modificare a căii optice (adică schimbarea de fază) este detectată cu sensibilitate ridicată de către un interferometru.

1. Cap senzor: Funcția sa principală este de a converti vibrațiile sonore în modificări ale căii optice a interferometrului. Coeficientul de sensibilitate s este legat de factori precum lungimea fibrei L, iar fibrele de detectare mai lungi sunt benefice pentru îmbunătățirea sensibilității sistemului.
2. Interferometru: Este „cea mai bună armă” pentru detectarea micilor schimbări de fază. Intensitatea luminii de ieșire are o relație cosinus cu diferența de fază. Prin stabilizarea polarizării statice de fază φ₀ la punctul de funcționare ortogonal ((m+1/2)π), sistemul poate atinge cea mai mare sensibilitate de detecție.
3. Parametrii cheie ai sursei de lumină care afectează performanța sistemului: Articolul se concentrează pe analiza limitelor performanței laserului în ceea ce privește obținerea unei rezoluții de fază ridicate (cu o țintă de ≤ 1 μ rad).
4. LaserZgomotul de frecvență și lățimea liniei: Zgomotul de frecvență al laserului poate provoca zgomot de fază interferențial, reducând astfel vizibilitatea franjelor de interferență. Pentru un interferometru cu o diferență de cale optică de aproximativ 1 metru, pentru a obține o rezoluție de fază de 1 μ rad, lățimea liniei laserului trebuie să fie mai mică de aproximativ 30 Hz. Aceasta este o cerință foarte mare pentru stabilitatea frecvenței.sursă de lumină.
5. Zgomotul intensității laserului: Zgomotul intensității relative (RIN) al laserului va fi convertit direct în eroare de fază a semnalului de interferență. Pentru a obține o rezoluție de fază de 1 μ rad la o putere tipică a luminii de detecție (~100 μ W), RIN-ul laserului trebuie redus sub -120 dB. Aceasta este o cerință foarte mare pentru stabilitatea intensității sursei de lumină.

În concluzie, prin analiza sistemului de hidrofon cu fibră optică, sunt elaborate cerințele stricte pentru sursa de lumină centrală – laser semiconductor cu frecvență unică – în ceea ce privește lățimea extrem de îngustă a liniei (stabilitate de frecvență ridicată) și zgomotul de intensitate extrem de scăzută în măsurătorile de precizie bazate pe principiul interferenței și sunt prezentate provocările legate de stabilizarea frecvenței laserului întâmpinate în aplicațiile sistemelor la scară largă.