טכנולוגיית מקור לייזר לחישת סיבים אופטיים חלק שני

טכנולוגיית מקור לייזר לחישת סיבים אופטיים חלק שני

2.2 סריקה באורך גל יחידמקור לייזר

מימוש סריקת אורך גל יחידה של לייזר נועד בעיקרו לשלוט בתכונות הפיזיקליות של המכשיר.לייזרחלל (בדרך כלל אורך הגל המרכזי של רוחב הפס הפעיל), כדי להשיג שליטה ובחירה של מצב אורכי מתנודד בחלל, כדי להשיג את המטרה של כוונון אורך הגל של הפלט. בהתבסס על עיקרון זה, כבר בשנות ה-80, מימוש לייזרי סיבים מתכווננים הושג בעיקר על ידי החלפת קצה מחזיר אור של הלייזר בסריג דיפרקציה מחזיר אור, ובחירת מצב חלל הלייזר על ידי סיבוב וכוונון ידני של סריג הדיפרקציה. בשנת 2011, ג'ו ועמיתיו השתמשו במסננים מתכווננים כדי להשיג פלט לייזר מתכוונן באורך גל יחיד עם רוחב קו צר. בשנת 2016, מנגנון דחיסת רוחב הקו של ריילי יושם לדחיסה באורך גל כפול, כלומר, הופעל מאמץ על FBG כדי להשיג כוונון לייזר באורך גל כפול, ורוחב הקו של לייזר הפלט נוטר בו זמנית, תוך קבלת טווח כוונון אורך גל של 3 ננומטר. פלט יציב באורך גל כפול עם רוחב קו של כ-700 הרץ. בשנת 2017, ג'ו ועמיתיו השתמשו בגרפן ובסריגי בראג מסוג מיקרו-ננו כדי ליצור מסנן מתכוונן לחלוטין מסוג אופטי, ובשילוב עם טכנולוגיית היצרות לייזר ברילואן, השתמשו באפקט הפוטותרמי של גרפן ליד 1550 ננומטר כדי להשיג רוחב קו לייזר נמוך עד 750 הרץ וסריקה מהירה ומדויקת מבוקרת פוטושופ של 700 מגה-הרץ/מילישנייה בטווח אורך הגל של 3.67 ננומטר. כפי שמוצג באיור 5. שיטת בקרת הגל הנ"ל מממשת בעצם את בחירת מצב הלייזר על ידי שינוי ישיר או עקיף של אורך הגל המרכזי של פס המעבר של המכשיר בחלל הלייזר.

איור 5 (א) מערך ניסיוני של אורך גל אופטי נשלט-לייזר סיבים מתכוונןומערכת המדידה;

(ב) ספקטרום פלט ביציאה 2 עם שיפור משאבת הבקרה

2.3 מקור אור לייזר לבן

פיתוח מקורות אור לבן עבר שלבים שונים כגון מנורת טונגסטן הלוגן, מנורת דאוטריום,לייזר מוליך למחצהומקור אור סופר-רצף. בפרט, מקור אור סופר-רצף, תחת עירור של פולסים של פמטו-שנייה או פיקו-שנייה עם הספק סופר-מעבר, מייצר אפקטים לא ליניאריים בסדרי גודל שונים במוליך הגל, והספקטרום מורחב מאוד, שיכול לכסות את הפס מאור נראה ועד אינפרא אדום קרוב, ובעל קוהרנטיות חזקה. בנוסף, על ידי התאמת הפיזור והאי-ליניאריות של הסיב המיוחד, ניתן להרחיב את הספקטרום שלו אפילו לפס האינפרא-אדום הבינוני. מקור לייזר מסוג זה יושם רבות בתחומים רבים, כגון טומוגרפיה קוהרנטית אופטית, גילוי גזים, הדמיה ביולוגית וכן הלאה. בשל מגבלות מקור האור והתווך הלא ליניארי, ספקטרום הסופר-רצף המוקדם נוצר בעיקר על ידי שאיבת לייזר במצב מוצק מזכוכית אופטית כדי לייצר את ספקטרום הסופר-רצף בטווח הנראה. מאז, סיב אופטי הפך בהדרגה למדיום מצוין ליצירת סופר-רצף רחב פס בגלל מקדם לא ליניארי גדול ושדה מצב העברה קטן. האפקטים הלא ליניאריים העיקריים כוללים ערבוב ארבעה גלים, חוסר יציבות של אפנון, אפנון פאזה עצמית, אפנון צולב פאזות, פיצול סוליטונים, פיזור ראמאן, הזזה עצמית של תדר סוליטונים וכו', והפרופורציה של כל אפקט שונה גם בהתאם לרוחב הפולס של פולס העירור ולפיזור הסיב. באופן כללי, כיום מקור האור הסופר-רציף מכוון בעיקר לשיפור עוצמת הלייזר והרחבת הטווח הספקטרלי, ויש לשים לב לשליטה בקוהרנטיות שלו.

3 סיכום

מאמר זה מסכם וסוקר את מקורות הלייזר המשמשים לתמיכה בטכנולוגיית חישת סיבים, כולל לייזר רוחב קו צר, לייזר מתכוונן בתדר יחיד ולייזר לבן רחב פס. דרישות היישום ומצב הפיתוח של לייזרים אלה בתחום חישת הסיבים מוצגים בפירוט. על ידי ניתוח הדרישות ומצב הפיתוח שלהם, המסקנה היא שמקור הלייזר האידיאלי לחישת סיבים יכול להשיג פלט לייזר צר ויציב במיוחד בכל פס ובכל זמן. לכן, נתחיל עם לייזר רוחב קו צר, לייזר רוחב קו צר מתכוונן ולייזר אור לבן עם רוחב פס הגבר רחב, ונגלה דרך יעילה לממש את מקור הלייזר האידיאלי לחישת סיבים על ידי ניתוח התפתחותם.