Automatisierung der Modenkopplung in einem nicht-linearen Polarisationsdrehung Faserlaser durch Ausgabe Polarisationsmessungen

Der Zweck dieses Artikels ist ein Automatisierungsausrichtungsverfahren zu präsentieren mode locking (ML) in der nichtlinearen Polarisationsdrehung Faserlaser zu erhalten. Dieses Verfahren beruht auf zwei wesentlichen Schritte: das ML-Regime Erfassen durch die Polarisation des Ausgangssignals des Lasers zu messen und dann Einrichten zu ML einen Selbststart-Steuersystem zu erhalten.

Faserlaser sind ein wichtiges Instrument in der Optik heutzutage geworden. Sie sind eine effiziente Quelle für kohärentes Licht im nahen Infrarot, und sie erstrecken sich nun in den mittleren Infrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Ihre geringe Kosten und einfache Bedienung haben sie eine attraktive Alternative zu anderen Quellen von kohärentem Licht wie Festkörperlaser hergestellt. Faserlaser können auch ultrakurze Pulse liefern (100 fsec oder weniger), wenn ein ML-Mechanismus in dem Faserhohlraum eingeführt wird. Es gibt viele Möglichkeiten, diese ML Mechanismus wie nichtlinearen Schleifenspiegel und sättigbare Absorber zu entwerfen. Einer von diesen, weit verbreitet foder seiner Einfachheit basiert auf nichtlineare Polarisationsdrehung (NPR) des Signals ^1,2. Es nutzt die Tatsache, daß die Polarisationsellipse des Signals eine Drehung proportional zu der Intensität erfährt, wie es in den Fasern des Laserhohlraums ausbreitet. Durch einen Polarisator in den Hohlraum eingefügt, dies führt zu NPR intensitätsabhängigen Verluste während einer Hin- und Rück des Signals.

Der Laser kann dann durch die Steuerung der Polarisationszustand ML gezwungen werden. Effektiv werden die Hochleistungs Teile des Signals unterzogen werden , um Verluste zu senken (Figur 1) , und dies wird schließlich zur Bildung von ultrakurzen Lichtimpulsen führen , wenn der Laser eingeschaltet ist und geht von einem Low-Power – verrauschten Signal. Jedoch ist der Nachteil dieser Methode, daß die Polarisationszustand-Controller (PSC) müssen korrekt erhalten ML ausgerichtet werden. Üblicherweise findet ein Bediener den ML manuell durch Verändern der Position des PSC und Analysieren des Ausgangssignals des Lasers mit einer schnellen photodiode, einen optischen Spektrumanalysator oder einen nichtlinearen optischen Autokorrelator. Sobald die Emission der Impulse erfasst wird, stoppt die Bedienungsperson die Position des PSC variierende da der Laser ML ist. Offensichtlich bekommen die Laser zur Selbststart führt automatisch zu einem wichtigen Effizienzgewinn. Dies gilt insbesondere, wenn der Laser auf Störungen unterworfen ist, die Ausrichtung oder die Hohlraumkonfiguration zu ändern, da der Bediener durch die Alignment-Prozedur wieder zu gehen. In den letzten zehn Jahren wurden verschiedene Methoden vorgeschlagen worden, diese Automatisierung zu erreichen. Hellwig et al. ³ verwendeten piezoelektrischen squeezers Polarisation mit einer vollständigen Analyse des Polarisationszustandes des Signals mit einem all-fiber Teilungs-of-Amplitude Polarimeter in Kombination zu steuern ML zu detektieren. Radnarotov et al. ⁴ verwendet Flüssigkristallplatte PSCs mit einer Analyse auf dem HF – Spektrum auf Basis ML zu erkennen. Shen et al. ⁵ piezoelektrischen squeezers verwendetzu steuern, Polarisation und eine Photodiode / Hochgeschwindigkeitszähler-System zur Erkennung ML. Vor kurzem wurde in dem der Nachweis durch eine Photodiode mit hoher Bandbreite in Kombination mit einem intensimetric zweiter Ordnung Autokorrelator und einem optischen Spektrumanalysator eine Strategie auf der Basis eines evolutionären Algorithmus vorgestellt vorgesehen ist. Die Steuerung wird dann mit zwei elektronisch angetrieben PSCs innerhalb des Hohlraums ⁶ durchgeführt.

Dieser Artikel beschreibt eine innovative Möglichkeit des Erfassens ML und seine Anwendung auf ein Automatisierungstechnik zwingt den Faserlaser ML. Der Nachweis von ML des Lasers wird durch die Analyse erreicht, wie der Ausgangspolarisationszustand des Signals variiert, wenn der Winkel des PSC gewobbelt wird. Wie sich der Übergang zum ML dargestellt, detektierbar durch eine Messung mit einer plötzlichen Änderung in dem Polarisationszustand der zugeordneten Stokes-Parameter des Ausgangssignals. Die Tatsache, dass ein Impuls intensiver als ein CW-Signal ist, und eine wichtigere NPR exp unterziehenlains diese Änderung. Da der Ausgang des Lasers unmittelbar vor dem Polarisator in dem Hohlraum befindet, ist der Polarisationszustand eines Impulses an dieser Stelle verschieden von der Polarisationszustand eines CW – Signals (2) und wird verwendet , um den ML – Zustand zu unterscheiden. Theoretische Aspekte dieses Verfahrens und seine erste experimentelle Umsetzung wurden in Olivier et al. ^7. In diesem Artikel wird der Schwerpunkt auf die technischen Aspekte des Verfahrens, seine Grenzen und seine Vorteile.

Diese Technik ist relativ einfach zu implementieren und nicht anspruchsvolle Messgeräte erfordern den ML-Zustand zu erfassen und die Ausrichtung des Lasers automatisieren ML zu erhalten. Ein PSC einstellbar extern über eine programmierbare Schnittstelle erforderlich ist. piezoelektrische squeezers, Flüssigkristall, Wellenplatten durch einen Motor, magneto-optische Kristalle oder einer motorisierten all-fiber PSC basierend o gedreht: Verschiedene PSCs könnte prinzipiell verwendet werden,n Drücken und Drehen der Faser ^8. In diesem Artikel wird diese, eine all-fiber motorisierte Yao-Typ PSC verwendet. Um festzustellen, kann den Polarisationszustand eine teure kommerzielle Polarimeter verwendet werden. Da jedoch nur der Wert des ersten Stokes-Parameter erforderlich ist, wird ein polarisierender Strahlteiler in Kombination mit zwei Photodioden ausreichend sein, wie in diesem Artikel dargestellt.

Alle diese Komponenten sind kostengünstig für den weit verbreiteten Erbium dotierten Faserlaser. Eine Rückkopplungsschleife auf diesem Verfahren basieren kann ML in wenigen Minuten finden. Diese Reaktionszeit ist für die meisten Anwendungen von Faserlasern geeignet und zu den anderen existierenden Techniken vergleichbar. Tatsächlich wird die Reaktionszeit durch die Elektronik begrenzt verwendet, um die Polarisation des Signals zu analysieren. Schließlich , obwohl das Verfahren hier zu einer similariton ⁹ Erbium dotierten Faserlaser angewendet wird, könnte es für jeden NPR basierte Faserlaser verwendet werden , sobald die oben genannte Ausrüstung oder der equivalent wird bei der Wellenlänge von Interesse zur Verfügung.