Automazione della modalità di bloccaggio in una rotazione in fibra laser non lineare di polarizzazione attraverso l'uscita di polarizzazione Misure

Lo scopo di questo articolo è quello di presentare una procedura di allineamento di automazione per ottenere bloccaggio modalità (ML) in laser a fibra di rotazione lineare di polarizzazione. Questo procedimento si basa su due fasi essenziali: rilevamento regime ML misurando la polarizzazione del segnale di uscita del laser e poi messa a punto di un sistema di controllo autoaccensione raggiungere ML.

laser a fibra sono diventati uno strumento importante in ottica giorno d'oggi. Esse costituiscono una fonte efficiente della luce vicino infrarosso coerente e ora stanno estendendo nella porzione medio infrarosso dello spettro elettromagnetico. Il loro basso costo e la facilità d'uso hanno fatto loro una valida alternativa ad altre fonti di luce coerente, come laser a stato solido. laser a fibra possono anche fornire impulsi ultracorti (100 fsec o meno) quando un meccanismo ML viene inserito nella cavità fibra. Ci sono molti modi per progettare questo meccanismo ML come specchi di loop non lineari e assorbitori saturabili. Uno di questi, f ampiamente usatoo la sua semplicità, è basato su rotazione polarizzazione lineare (NPR) del segnale ^1,2. Esso utilizza il fatto che l'ellisse polarizzazione del segnale subisce una proporzionale rotazione alla sua intensità si propaga nelle fibre della cavità laser. Inserendo un polarizzatore nella cavità, questo NPR porta a perdite di intensità-dipendente durante una andata e ritorno del segnale.

Il laser può essere costretto a ML controllando lo stato di polarizzazione. Effettivamente, le porzioni ad alta potenza del segnale saranno soggetti a minori perdite (Figura 1) e questo portare alla formazione di impulsi ultracorti di luce quando il laser è acceso e parte da un segnale rumoroso bassa potenza. Tuttavia, lo svantaggio di questo metodo è che il controllore stato di polarizzazione (PSC) deve essere correttamente allineato per ottenere ML. Di solito, un operatore trova il ML manualmente variando la posizione del CPS e l'analisi del segnale di uscita del laser con un facile photodiode, un analizzatore di spettro ottico o un ottica auto-correlatore non lineare. Non appena viene rilevato l'emissione degli impulsi, l'operatore arresta variando la posizione del CPS poiché il laser è ML. Ovviamente ricevendo il laser per auto-start porta automaticamente ad un guadagno importante in termini di efficienza. Ciò è particolarmente vero quando il laser è soggetto alle perturbazioni cambiando l'allineamento o la configurazione di cavità in quanto l'operatore deve passare attraverso la procedura di allineamento ripetutamente. Negli ultimi dieci anni, sono stati proposti diversi metodi per realizzare questa automazione. Hellwig et al. ³ utilizzati squeezers piezoelettrici per controllare la polarizzazione in combinazione con un'analisi completa dello stato di polarizzazione del segnale con una divisione del dell'ampiezza polarimetro all-fibra per rilevare ML. Radnarotov et al. ⁴ utilizzati PSC piatto a cristalli liquidi con un'analisi basata sullo spettro RF per rilevare ML. Shen et al. ⁵ usato spremi piezoelettriciper controllare la polarizzazione e / sistema di contatore ad alta velocità fotodiodo per rilevare ML. Più recentemente, una strategia basata su un algoritmo evolutivo è stato presentato in cui la rilevazione è provvisto da un fotodiodo a banda larga in combinazione con un intensimetrica autocorrelatore secondo ordine e un analizzatore di spettro ottico. Il controllo viene quindi eseguita con due PSC azionati elettronicamente all'interno della cavità ^6.

Questo articolo descrive un modo innovativo di rilevare ML e la sua applicazione di una tecnica di automazione costringendo il laser a fibra di ML. La rilevazione di ML del laser è ottenuta analizzando come lo stato dell'uscita polarizzazione del segnale varia l'angolo del PSC è spazzato. Come si vedrà, la transizione a ML è associato con un improvviso cambiamento di stato di polarizzazione rilevabile misurando uno dei parametri di Stokes del segnale di uscita. Il fatto che un impulso è più intensa di un segnale CW e subirà una più importante exp NPRLains questo cambiamento. Poiché l'uscita del laser è immediatamente posizionato prima del polarizzatore nella cavità, lo stato di polarizzazione di un impulso in questa posizione è diverso dallo stato di polarizzazione di un segnale CW (Figura 2) e verrà utilizzata per discriminare lo stato ML. Aspetti teorici di questa procedura e la sua prima applicazione sperimentale sono stati presentati a Olivier et al. ^7. In questo articolo, l'accento sarà posto sugli aspetti tecnici della procedura, i suoi limiti e dei suoi vantaggi.

Questa tecnica è relativamente semplice da implementare e non richiede sofisticati strumenti di misura per rilevare lo stato ML e automatizzare l'allineamento del laser per ottenere ML. è necessaria una PSC regolabile dall'esterno attraverso un'interfaccia programmabile. Diversi PSC possono essere usati nella linea di principio: squeezers piezoelettrici, a cristalli liquidi, onda piastre ruotato da un motore, cristalli magneto-ottico o un motore o basato PSC all-fibran spremitura e torsione della fibra ^8. In questo articolo, quest'ultimo viene utilizzato, un all-in fibra motorizzato Yao-tipo PSC. Per rilevare lo stato di polarizzazione un costoso polarimetro commerciale può essere utilizzato. Tuttavia, poiché è necessaria solo il valore del primo parametro Stokes, un divisore di fascio polarizzante in combinazione con due fotodiodi sarà sufficiente, come mostrato in questo articolo.

Tutti questi componenti sono poco costoso per i laser in fibra drogata con erbio ampiamente usati. Un circuito di retroazione sulla base di questa procedura può trovare ML in pochi minuti. Il tempo di risposta è adatta per la maggior parte delle applicazioni dei laser a fibra ed è paragonabile alle altre tecniche esistenti. Infatti, il tempo di risposta è limitato dall'elettronica di analisi della polarizzazione del segnale. Infine, anche se il procedimento è applicato qui per un laser in fibra drogata con Erbio similariton ^9, potrebbe essere utilizzata per qualsiasi laser in fibra a base NPR non appena l'apparecchiatura di cui sopra o suoi equivalent diventa disponibile alla lunghezza d'onda di interesse.