אוטומציה של מצב נעילה בתוך לייזר סיב סיבוב קוי קיטוב באמצעות מדידות קיטוב פלט

מטרת מאמר זה היא להציג הליך יישור אוטומציה לקבל נעילה במצב (ML) ב לייזרי סיבים סיבוב הקיטוב קוי. הליך זה מבוסס על שני צעדים חיוניים: גילוי משטר ML ידי מדידת הקיטוב של אות המוצא של הליזר ולאחר מכן הקים מערכת בקרה עצמית מהתחילה ועד להגיע ML.

לייזרי סיבים הפכו לכלי חשוב אופטיקה בימינו. הם מהווים מקור יעיל של אור קוהרנטי האינפרה-אדום קרוב והם נמצאים כעת הרחיבו לתוך חלק אמצע אינפרא האדום של הספקטרום האלקטרומגנטי. העלות והקלה שימוש הנמוך שלהם עשו להם חלופה אטרקטיבית למקורות אחרים של אור קוהרנטי כגון לייזרים של מצב מוצק. לייזרי סיבים גם יכולים לספק פולסים אולטרה קצרים (100 fsec או פחות) כאשר מנגנון ML מוכנס בתוך חלל הסיבים. ישנן דרכים רבות לעצב מנגנון ML זה כגון מראות לולאה קוי ובולמי saturable. אחד מהם, ו בשימוש נרחבאו בפשטותו, מבוססת על סיבוב קיטוב קוי (NPR) של האות ^1,2. היא משתמשת עובדת אליפסת הקיטוב של האות עוברת מידתית סיבוב עוצמתו בעת התנועה בסיבית של חלל הליזר. על ידי החדרה מקטב בחלל, זה NPR מוביל להפסדים תלויים עוצמים במהלך הלוך ושוב של האות.

הלייזר יכול אז ייאלץ ML ידי שליטה על מצב הקיטוב. ביעילות, מנות ההספק הגבוה של האות תהיינה נתונות להנמיך הפסדים (איור 1) וזה יוביל בסופו של דבר להיווצרות של פולסים אולטרה קצרים של אור כאשר הליזר הופעל ומתחיל מ אות רועשת צריכת חשמל נמוכה. עם זאת, החיסרון של שיטה זו הוא כי מבקר המדינה הקיטוב (PSC) חייב להיות מתואם כראוי כדי לקבל ML. בדרך כלל, מפעיל מוצא את ML ידנית על ידי שינוי המיקום של PSC וניתוח אות המוצא של הלייזר עם p מהרhotodiode, מנתח ספקטרום אופטי או אוטומטי קורלטור אופטית לא לינארית. ברגע פליטת פולסים מזוהה, המפעיל מפסיק שינוי המיקום של PSC מאז הלייזר הוא ML. ברור מקבל את לייזר-ההתחלה עצמית מובילה אוטומטית רווח חשוב יעילות. הדבר נכון במיוחד כאשר הליזר כפוף הפרעות שינוי היישור או תצורת החלל מאז המפעיל צריך לעבור את הליך היישור שוב ושוב. בעשור האחרון, שיטות שונות הוצעו על מנת להשיג אוטומציה זה. Hellwig et al. ³ השתמשו squeezers פייזו אלקטריים לשלוט הקיטוב בשילוב עם ניתוח מלא של המדינה הקיטוב של האות עם polarimeter כל סיב חטיבת-של-משרעת לזהות ML. Radnarotov et al. ⁴ בשימוש PSCs צלחת גביש נוזלי עם ניתוח מבוסס על הספקטרום RF לזהות ML. Et שן al. ⁵ בשימוש squeezers פייזו אלקטרייםלשלוט קיטוב ומערכת דלפק פוטודיודה / במהירות גבוהה כדי לזהות ML. לאחרונה, באסטרטגיה המבוססת על אלגוריתם אבולוציוני הוצג שבו זיהוי מסופק על ידי פוטודיודה ברוחב פס גבוה בשילוב עם autocorrelator מסדר שני intensimetric ו מנתח הספקטרום האופטי. השליטה מתבצעת אז עם שני PSCs מונע אלקטרוני בתוך החלל ^6.

מאמר זה מתאר דרך חדשנית לגילוי ML ויישומו טכניקה אוטומציה לאלץ את סיב לייזר כדי ML. הגילוי של ML של הלייזר מושגת על ידי ניתוח האופן שבו המדינה קיטוב הפלט של האות משתנה כמו הזווית של PSC הוא נסחף. כפי שיפורט להלן, גם מעבר ML קשור שינוי פתאומי מדינת הקיטוב לזיהוי על ידי מדידה אחד הפרמטרים סטוקס של אות המוצא. העובדה דופקת הוא אינטנסיבי יותר מאשר אות CW ו יעבור exp NPR חשוב יותרlains השינוי הזה. מאז הפלט של הליזר ממוקם שערב המקטב בחלל, מדינת הקיטוב של דופק במיקום זה שונה ממדינת הקיטוב של אות CW (איור 2) ותשמש להיפלות מדינת ML. היבטים תיאורטיים של הליך זה והיישום הניסיוני הראשון שלה הוצגו אוליבייה et al. ^7. במאמר זה, הדגש יהיה על ההיבטים הטכניים של ההליך, מגבלותיו ויתרונותיו.

טכניקה זו היא פשוטה יחסית ליישם ואינו דורש מכשירי מדידה מתוחכמים כדי לזהות את המדינה ML ולמכן את היישור של לייזר כדי לקבל ML. PSC מתכווננת חיצונית באמצעות ממשק לתכנות נדרש. PSCs שונים יכול לשמש באופן עקרוני: squeezers פייזו-חשמליים, גביש נוזלי, גל-צלחות לסובב על ידי מנוע, גבישים אופטיים מגנטו או o PSC מבוסס כל סיב ממונעn סחיט שסובב הסיבים ^8. במאמר זה, האחרון משמש, גידול PSC יאו-סוג ממונע כל סיב. כדי לזהות את מדינת קיטוב polarimeter המסחרי יקר ניתן להשתמש. עם זאת, מאז רק את הערך של פרמטר סטוקס הראשון נדרש, קרן splitter קיטוב בשילוב עם שתי פוטודיודות יספיק כפי שמוצג במאמר זה.

כל המרכיבים הללו הם זולים עבור לייזרי סיבים ארביום מסוממים בשימוש נרחב. לולאת משוב המבוססת על הליך זה יכול למצוא ML בעוד כמה דקות. זמן תגובה זו מתאים עבור מרבית היישומים של לייזרי סיבים ו ניתן להשוות את הטכניקות הקיימות האחרות. למעשה, זמן התגובה הוא מוגבל על ידי האלקטרוניקה להשתמש כדי לנתח את הקיטוב של האות. לבסוף, למרות הנוהל מוחל כאן לייזר סיב similariton ⁹ מסוממים ארביום, זה יכול לשמש לכל סיב לייזר מבוסס NPR בהקדם הציוד הנ"ל או equivalen שלהt הופך להיות זמין על הגל של עניין.