Aplicación do láser semicondutor de frecuencia única na medición precisa da interferencia das ondas de luz

Aplicación deLáser semicondutor de frecuencia únicana medición precisa da interferencia das ondas luminosas
Aplicación da frecuencia únicaláser semicondutorComéntase en campos de medición de precisión como os hidrófonos de fibra óptica e os interferómetros de escoita terrestre, e analízase en profundidade o impacto clave do rendemento do láser no rendemento dos sistemas interferómetros.

Estrutura central e principio de funcionamento do sistema: O sistema de hidrófonos de fibra óptica está composto principalmente por un cabezal sensor e un interferómetro (tomando como exemplo o interferómetro MZ). O principio básico é que o sinal sonoro (presión sonora Δ p) actúa sobre o cabezal sensor, provocando cambios na lonxitude e no índice de refracción da fibra sensora enrolada arredor do cilindro oco, introducindo así cambios na traxectoria óptica. Este pequeno cambio na traxectoria óptica (é dicir, cambio de fase) detéctase con alta sensibilidade mediante un interferómetro.

1. Cabezal do sensor: A súa función principal é converter as vibracións sonoras en cambios na traxectoria óptica do interferómetro. O coeficiente de sensibilidade s está relacionado con factores como a lonxitude da fibra L, e as fibras sensoras máis longas son beneficiosas para mellorar a sensibilidade do sistema.
2. Interferómetro: É a "mellor arma" para detectar pequenos cambios de fase. A intensidade da luz de saída ten unha relación coseno coa diferenza de fase. Ao estabilizar a polarización de fase estática φ ₀ no punto de funcionamento ortogonal ((m+1/2) π), o sistema pode acadar a maior sensibilidade de detección.
3. Parámetros clave da fonte de luz que afectan ao rendemento do sistema: o artigo céntrase na análise das limitacións do rendemento do láser para acadar unha alta resolución de fase (cun ​​obxectivo de ≤ 1 μ rad).
4. LáserRuído de frecuencia e ancho de liña: O ruído de frecuencia do láser pode causar ruído de fase de interferencia, reducindo así a visibilidade das franxas de interferencia. Para un interferómetro cunha diferenza de percorrido óptico de aproximadamente 1 metro, para lograr unha resolución de fase de 1 μ rad, o ancho de liña do láser debe ser inferior a aproximadamente 30 Hz. Este é un requisito moi alto para a estabilidade de frecuencia dofonte de luz.
5. Ruído de intensidade do láser: o ruído de intensidade relativa (RIN) do láser converterase directamente no erro de fase do sinal de interferencia. Para conseguir unha resolución de fase de 1 μ rad a unha potencia de luz de detección típica (~100 μ W), o RIN do láser debe reducirse por debaixo de -120 dB. Este é un requisito moi elevado para a estabilidade da intensidade da fonte de luz.

En resumo, mediante a análise do sistema de hidrófonos de fibra óptica, elabóranse os requisitos estritos para a fonte de luz central (láser semicondutor de frecuencia única) en termos de ancho de liña extremadamente estreito (alta estabilidade de frecuencia) e ruído de intensidade extremadamente baixa na medición de precisión baseada no principio de interferencia, e preséntanse os desafíos de estabilización da frecuencia do láser que se enfrontan nas aplicacións de sistemas a grande escala.