Automatisation du mode de verrouillage dans un Nonlinear Polarisation Rotation fibre laser par Polarisation sortie Mesures

Le but de cet article est de présenter une procédure d'alignement d'automatisation pour obtenir le verrouillage de mode (ML) en polarisation non linéaire des lasers à fibre de rotation. Cette procédure est basée sur deux étapes essentielles: la détection du régime ML en mesurant la polarisation du signal de sortie du laser, puis la mise en place d'un système de contrôle d'auto-allumage pour se rendre à ML.

lasers à fibre sont devenus un outil important dans l'optique de nos jours. Ils sont une source efficace de la lumière proche infrarouge cohérente et ils sont en train d'étendre dans la partie infrarouge moyen du spectre électromagnétique. Leur faible coût et la facilité d'utilisation en ont fait une alternative intéressante à d'autres sources de lumière cohérente tels que les lasers à l'état solide. Les lasers à fibre peuvent également fournir des impulsions ultracourtes (100 fs ou moins) lorsqu'un mécanisme ML est inséré dans la cavité de la fibre. Il existe de nombreuses façons de concevoir ce mécanisme ML, comme les miroirs de boucle non linéaires et des absorbeurs saturables. L'un de ceux-ci, largement utilisé fou sa simplicité, est basée sur une rotation de polarisation non – linéaire (NPR) du signal ^1,2. Il utilise le fait que l'ellipse de polarisation du signal subit une rotation proportionnelle à son intensité telle qu'elle se propage dans les fibres de la cavité laser. En insérant un polariseur dans la cavité, ce NPR conduit à des pertes d'intensité dépendante lors d'un aller-retour du signal.

Le laser peut alors être forcé de ML en contrôlant l'état de polarisation. En effet, les parties de haute puissance du signal seront soumis à la diminution des pertes (figure 1) et cela finira par conduire à la formation d'impulsions ultracourtes de lumière lorsque le laser est activé et commence à partir d' un signal bruité faible puissance. Cependant, l'inconvénient de cette méthode est que le contrôleur d'état de polarisation (PSC) doit être correctement aligné pour obtenir ML. Habituellement, un opérateur trouve le ML manuellement en faisant varier la position de la CFP et à analyser le signal de sortie du laser avec une vitesse photodiode, un analyseur de spectre optique ou optique d'auto-corrélation non linéaire. Dès que l'émission d'impulsions est détectée, l'opérateur cesse de faire varier la position de la CFP, étant donné que le laser est ML. Évidemment obtenir le laser à auto-allumage conduit automatiquement à un gain important en matière d'efficacité. Cela est particulièrement vrai lorsque le laser est soumis à des perturbations changeantes de l'alignement ou la configuration de la cavité puisque l'opérateur doit passer par la procédure d'alignement encore et encore. Dans la dernière décennie, différentes méthodes ont été proposées pour réaliser cette automatisation. Hellwig et al. ³ utilisé squeezers piézo-électriques pour contrôler la polarisation en combinaison avec une analyse complète de l'état du signal de polarisation avec un tout-fibre division d'amplitude polarimètre pour détecter ML. Radnarotov et al. ⁴ utilisé à cristaux liquides PSCs plaque avec une analyse basée sur le spectre RF pour détecter ML. Shen et al. , ⁵ utilisé presseurs piézo-électriquespour contrôler la polarisation et un / système de compteur à grande vitesse photodiode pour détecter ML. Plus récemment, une stratégie basée sur un algorithme évolutif a été présenté dans laquelle la détection est assurée par une photodiode à bande passante élevée en combinaison avec un auto-corrélateur de second ordre intensimétrique et un analyseur de spectre optique. La commande est ensuite réalisée avec deux PSCs entraînées électroniquement à l' intérieur de la cavité ^6.

Cet article décrit un moyen novateur de détection de ML et son application à une technique d'automatisation forçant le laser à fibre à ML. La détection de ML du laser est obtenue en analysant la façon dont l'état de polarisation du signal de sortie varie comme l'angle de la CFP est balayée. Comme on le verra, la transition vers ML est associée à un brusque changement de l'état détecté en mesurant l'un des paramètres de Stokes du signal de sortie de polarisation. Le fait qu'une impulsion est plus intense qu'un signal CW et fera l'objet d'une exp plus importante NPRlains ce changement. Depuis la sortie du laser est immédiatement situé avant le polariseur dans la cavité, l'état d'une impulsion à cet endroit de polarisation est différent de l'état de polarisation d'un signal CW (Figure 2) et sera utilisé pour discriminer l'état ML. Les aspects théoriques de cette procédure et sa première mise en œuvre expérimentale ont été présentés dans Olivier et al. ^7. Dans cet article, l'accent sera mis sur les aspects techniques de la procédure, ses limites et ses avantages.

Cette technique est relativement simple à mettre en œuvre et ne nécessite pas d'instruments de mesure sophistiqués pour détecter l'état ML et automatiser l'alignement du laser pour obtenir ML. Un CFP réglable externe par le biais d'une interface programmable est nécessaire. Différents CSP peuvent en principe être utilisés: piézo-électrique presseurs à cristaux liquides, des plaques d'onde mis en rotation par un moteur, des cristaux magnéto-optiques ou d'un o à base de PSC tout fibre motorisén presser et tordre la fibre ^8. Dans cet article, celui-ci est utilisé, un tout-fibre motorisé Yao-type PSC. Pour détecter l'état de polarisation d'un polarimètre commercial coûteux peut être utilisé. Toutefois, étant donné que la valeur du premier paramètre de Stokes est nécessaire, un diviseur de faisceau de polarisation en combinaison avec deux photodiodes sera suffisante comme indiqué dans cet article.

Tous ces composants sont peu coûteux pour les lasers à fibre largement utilisés dopées à l'erbium. Une boucle de rétroaction sur la base de cette procédure peut ML trouver en quelques minutes. Ce temps de réponse est appropriée pour la plupart des applications de lasers à fibres et est comparable à celle des autres techniques existantes. En fait, le temps de réponse est limitée par l'électronique utilisée pour analyser la polarisation du signal. Enfin, bien que la procédure est appliquée ici à un laser dopé à l' erbium similariton ⁹ de fibres, il pourrait être utilisé pour n'importe quel laser à fibre à base NPR dès que l'équipement mentionné ci – dessus , ou ses équivalent devient disponible à la longueur d'onde d'intérêt.