Automatización de modo de bloqueo de rotación en un láser de fibra no lineal de polarización a través de mediciones de polarización de salida

El propósito de este artículo es presentar un procedimiento de alineación para conseguir la automatización de bloqueo de modo (ML) en la polarización no lineal láseres de fibra rotación. Este procedimiento se basa en dos pasos esenciales: detectar el régimen ML mediante la medición de la polarización de la señal de salida del láser, y luego poner en marcha un sistema de control de auto-arranque para llegar a ML.

Los láseres de fibra se han convertido en una herramienta importante en la óptica de hoy en día. Son una fuente eficiente de la luz del infrarrojo cercano coherente y que ahora se extiende dentro de la porción media del infrarrojo del espectro electromagnético. Su bajo costo y facilidad de uso que han hecho una atractiva alternativa a otras fuentes de luz coherente como el láser de estado sólido. Los láseres de fibra también pueden proporcionar pulsos ultracortos (100 fs o menos) cuando se inserta un mecanismo de ML en la cavidad de la fibra. Hay muchas maneras de diseñar este mecanismo ML tales como espejos de bucle no lineales y absorbentes saturables. Una de ellas, f ampliamente utilizadoo su simplicidad, se basa en rotación de la polarización no lineal (NPR) de la señal de ^1,2. Se utiliza el hecho de que la elipse de polarización de la señal se somete a una rotación proporcional a su intensidad a medida que se propaga en las fibras de la cavidad láser. Mediante la inserción de un polarizador en la cavidad, este NPR conduce a pérdidas dependen de la intensidad durante una ida y vuelta de la señal.

El láser puede entonces ser forzado a ML mediante el control del estado de polarización. Efectivamente, las porciones de alta potencia de la señal serán sometidos a menores pérdidas (Figura 1) y esto llevará finalmente a la formación de pulsos ultracortos de luz cuando el láser se enciende y comienza a partir de una señal con ruido de baja potencia. Sin embargo, el inconveniente de este método es que el controlador de estado de polarización (PSC) debe alinearse correctamente para obtener ML. Por lo general, un operador encuentra el ML manualmente mediante la variación de la posición del PSC y el análisis de la señal de salida del láser con un rápido photodiode, un analizador de espectro óptico o un auto-correlador óptico no lineal. Tan pronto como se detecta la emisión de pulsos, el operador deja de variar la posición del PSC desde el láser es ML. Obviamente conseguir el láser para autoencendido conduce automáticamente a una ganancia importante en la eficiencia. Esto es especialmente cierto cuando el láser está sujeta a las perturbaciones que cambian la alineación o la configuración de la cavidad ya que el operador tiene que pasar por el procedimiento de alineación y otra vez. En la última década, se han propuesto diferentes métodos para lograr esta automatización. Hellwig y col. ³ utilizadas exprimidores piezoeléctricos para controlar la polarización en combinación con un análisis completo del estado de polarización de la señal con un polarímetro totalmente de fibra óptica de división de amplitud para detectar ML. Radnarotov et al. ⁴ utilizadas PSC placa de cristal líquido con un análisis basado en el espectro de RF para detectar ML. Shen et al. ⁵ utilizadas exprimidores piezoeléctricospara controlar la polarización y un sistema contador de fotodiodo / de alta velocidad para detectar ML. Más recientemente, se presentó una estrategia basada en un algoritmo evolutivo en el que la detección es proporcionada por un fotodiodo de gran ancho de banda en combinación con un autocorrelador de segundo orden intensimetric y un analizador de espectro óptico. El control se realiza a continuación, con dos PSCs accionados electrónicamente dentro de la cavidad ^6.

En este artículo se describe una forma innovadora de detección de lavado de dinero y su aplicación a una técnica de automatización obligando al láser de fibra de ML. La detección de ML del láser se consigue mediante el análisis de cómo el estado de polarización de salida de la señal varía como se barre el ángulo de la PSC. Como se mostrará, la transición a ML se asocia con un cambio repentino en el estado de polarización detectable mediante la medición de uno de los parámetros de Stokes de la señal de salida. El hecho de que un pulso es más intenso que una señal de CW y se someterá a un exp NPR más importanteLains este cambio. Puesto que la salida del láser se encuentra inmediatamente antes de la polarizador en la cavidad, el estado de polarización de un pulso en este lugar es diferente del estado de polarización de una señal de CW (figura 2) y se utiliza para discriminar el estado ML. Aspectos teóricos de este procedimiento y su primera aplicación experimental se presentan en Olivier et al. ^7. En este artículo, se hará hincapié en los aspectos técnicos del procedimiento, sus limitaciones y sus ventajas.

Esta técnica es relativamente simple de implementar y no requiere instrumentos de medición sofisticados para detectar el estado de ML y automatizar la alineación del láser para conseguir ML. Se necesita un PSC ajustable desde el exterior a través de una interfaz programable. Diferentes PSCs podrían utilizarse en principio: exprimidores piezoeléctricos, de cristal líquido, onda placas girar por un motor, cristales magneto-ópticos o una motorizado o totalmente de fibra óptica basado PSCn apretando y girando la fibra ^8. En este artículo, se utiliza este último, una motorizada totalmente de fibra óptica de tipo Yao PSC. Para detectar el estado de polarización un costoso polarímetro comercial se puede utilizar. Sin embargo, puesto que se requiere sólo el valor del primer parámetro Stokes, un divisor de haz polarizante en combinación con dos fotodiodos será suficiente, como se muestra en este artículo.

Todos estos componentes son de bajo costo para los láseres de fibra dopada con erbio ampliamente usados. Un circuito de retroalimentación basado en este procedimiento puede encontrar ML en unos pocos minutos. Este tiempo de respuesta es adecuado para la mayoría de aplicaciones de los láseres de fibra y es comparable a las otras técnicas existentes. De hecho, el tiempo de respuesta está limitado por la electrónica que se utilizan para analizar la polarización de la señal. Por último, aunque el procedimiento se aplica aquí para un láser de fibra dopada con erbio similariton ^9, que podría ser utilizado para cualquier láser de fibra basado NPR tan pronto como el equipo mencionado anteriormente o sus equivalenciadett se convierte en disponible en la longitud de onda de interés.