Automatisering van Mode Locking in een lineaire Polarisatie Rotatie Fiber Laser tot Uitvoer Polarisatie Metingen

Het doel van dit artikel is om een ​​automatiseringssysteem alignment procedure tot stand vergrendeling (ML) in niet-lineaire polarisatie rotatie fiber lasers komen presenteren. Deze procedure is gebaseerd op twee essentiële stappen: detecteren van de ML regime door meting van de polarisatie van het uitgangssignaal van de laser en het opzetten van een zelf-start controlesysteem om ML te komen.

Fiber lasers hebben een belangrijk instrument in de optica tegenwoordig geworden. Ze zijn een efficiënte bron van coherente nabij-infrarood licht en ze nu uitstrekt in het midden-infrarode deel van het elektromagnetische spectrum. Hun lage kosten en gebruiksgemak hebben ze maakte een aantrekkelijk alternatief voor andere bronnen van coherent licht, zoals solid-state lasers. Vezellasers Ook kunnen ultrakorte pulsen (100 FSEC of minder) wanneer een ML mechanisme de vezels holte wordt ingebracht. Er zijn vele manieren om dit mechanisme ML te ontwerpen, zoals niet-lineaire loop spiegels en verzadigbaar absorbers. Een daarvan, gebruikte fof zijn eenvoud, is niet-lineair polarisatiedraaiing (NPR) van het signaal ^1,2. Het maakt gebruik van het feit dat de polarisatie-ellips van het signaal ondergaat een rotatie evenredig toenam naarmate hij zich voortplant in de vezels van de laserholte. Door een polarisator in de holte, het NPR leidt tot intensiteitsafhankelijke verliezen tijdens een rondreis van het signaal.

De laser kan vervolgens worden gedwongen ML door regeling van de polarisatietoestand. In feite zal de hoogvermogen gedeelten van het signaal worden onderworpen aan lagere verliezen (figuur 1) en dit leidt uiteindelijk tot de vorming van ultrakorte lichtpulsen wanneer de laser wordt ingeschakeld en gaat uit van een laagvermogen ruissignaal. Echter, het nadeel van deze methode is dat de polarisatietoestand controller (PSC) correct worden uitgelijnd ML krijgen. Gewoonlijk exploitant vindt de ML handmatig door het variëren van de positie van het PVC en analyseren van het uitgangssignaal van de laser met een snelle photodiode een optische spectrum analyser of een niet-lineair optisch autocorrelator. Zodra de emissie van pulsen wordt gedetecteerd, stopt de aandrijving variëren van de positie van het PVC omdat de laser ML. Uiteraard krijgen de laser self-start automatisch leidt tot een belangrijke winst in efficiëntie. Dit is vooral het geval wanneer de laser is onderhevig aan verstoringen wijziging van het tracé of de holte configuratie, omdat de exploitant moet opnieuw en opnieuw door de alignment procedure. In het afgelopen decennium zijn verschillende werkwijzen voorgesteld om deze automatisering. Hellwig et al. ³ gebruikte piëzo-elektrische squeezers polarisatie in combinatie bedienen met een volledige analyse van de polarisatietoestand van het signaal met een all-fiber-divisie van amplitude polarimeter ML detecteren. Radnarotov et al. ⁴ gebruikt liquid-crystal plaat PSC's met een analyse op basis van de RF-spectrum te ML detecteren. Shen et al. ⁵ gebruikt piëzo-elektrische Squeezerspolarisatie en een fotodiode / high-speed teller systeem ML detecteren beheersen. Recenter een strategie gebaseerd op een evolutionair algoritme gepresenteerd waarin de detectie wordt verschaft door een hoge-bandbreedte fotodiode in combinatie met een tweede-orde intensimetric autocorrelator en een optische spectrumanalysator. De controle wordt dan uitgevoerd met twee elektrisch aangedreven PSC binnenin de holte ^6.

Dit artikel beschrijft een innovatieve manier van opsporen ML en de toepassing ervan op een automatiseringssysteem techniek waardoor de fiber laser ML. De detectie van ML van de laser wordt bereikt door te analyseren hoe de uitvoer polarisatietoestand van het signaal varieert de hoek van de PSC wordt geveegd. Zoals zal worden aangetoond, wordt de overgang naar ML wijst op een plotselinge verandering in de polarisatietoestand gedetecteerd door het meten van een van de Stokes parameters van het uitgangssignaal. Dat is een puls intenser dan een CW-signaal en een belangrijkere NPR exp ondergaanLains deze verandering. Aangezien de uitgang van de laser direct geplaatst voor de polarisator in de holte, de polarisatietoestand van een puls op deze locatie verschilt van de polarisatietoestand van een CW-signaal (figuur 2) en wordt gebruikt om de toestand ML discrimineren. Theoretische aspecten van deze procedure en de eerste experimentele toepassing werden in Olivier et al. ^7. In dit artikel zal de nadruk liggen op de technische aspecten van de procedure, de beperkingen en de voordelen ervan.

Deze techniek is relatief eenvoudig uit te voeren en vereist geen geavanceerde meetinstrumenten de ML toestand detecteren en automatiseren van de uitlijning van de laser ML krijgen. Een PSC instelbaar extern via een programmeerbare interface nodig. Verschillende PSC kunnen worden gebruikt in principe: piëzo-elektrische squeezers, vloeibaar kristal, wave-platen geroteerd door een motor, magneto-optische kristallen of gemotoriseerde alle vezels PSC geban knijpen en verdraaien van de vezel ^8. In dit artikel wordt deze gebruikt, all-fiber gemotoriseerde Yao-type PSC. De polarisatietoestand een dure commerciële polarimeter kan worden gedetecteerd. Omdat slechts de waarde van de eerste parameter Stokes vereist, een polariserende bundelsplitser in combinatie met twee fotodiodes voldoende zijn zoals in dit artikel.

Al deze componenten zijn goedkoop voor de veelgebruikte erbium gedoopte fiber lasers. Een terugkoppellus basis van deze procedure ML vinden in enkele minuten. Deze reactietijd is geschikt voor de meeste toepassingen van vezellasers en is vergelijkbaar met de andere technieken. In feite is de responstijd beperkt door de elektronica die de polarisatie van het signaal te analyseren. Tot slot, hoewel bovenstaande werkwijze wordt toegepast op een similariton ⁹ erbium gedoopte fiber laser, kan worden zodra gebruikt voor NPR gebaseerd vezellaser zoals de bovengenoemde machine zijn equivalent beschikbaar is bij de golflengte van belang.