Name: Automatisierung der Modenkopplung in einem nicht-linearen Polarisationsdrehung Faserlaser durch Ausgabe Polarisationsmessungen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 18 s
Description: Erfahren Sie die Automatisierung der Modenkopplung in Faserlasern durch Ausgabe-Polarisationsmessungen. Diese kostengünstige Methode ermöglicht Echtzeit-Justage des Polarisationsreglers mit minimalem Monitoring-Aufwand.

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Die Autoren danken Christian Olivier und Philippe Chrétien für wertvolle Hilfe danken Elektronik über, Éric Girard bei GiGa Konzept Inc. für die Unterstützung mit dem motorisierten Polarisationsregler, Professor Réal Vallée für das Darlehen des kommerziellen Polarimeter und Professor Michel Piché für viele fruchtbare Diskussionen . Nature et Technologien (FRQNT), den Naturwissenschaften und Engineering Research Council of Canada (NSERC) und Kanada Summer Jobs - Diese Arbeit wurde vom Fonds de recherche du Québec unterstützt.

1. Einrichten eines Faser ML Fiber Laser Einschließlich Motorisierte PSC <ol><li> Sammeln Sie die folgenden Komponenten: a single-mode erbium-dotierte Faser, eine 980 / 1.550 nm Wellenlängenteilungsmultiplexer (WDM), ein 980 / 1.550 nm WDM-1.550 nm Isolator Hybridbauteil, ein 50/50 Faserkoppler, ein Faserpolarisator, ein motorisiertes PSC, zwei 980-nm-Laserpumpdioden, ein 99/1 Faserkoppler und eine manuelle Inline-PSC. </li><li> Schneiden Sie die Erbium-dotierte Faser und alle anderen faser pigtailed Komponenten mit dem gewünschten Raumentwurf zu passen. HINWEIS: Die hier vorgestellte Automatisierungsverfahren für Faserlaser auf Basis von nicht-linearen Polarisationsdrehung geeignet ist. Es sollte für verschiedene Betriebssysteme wie der Soliton Laser arbeiten, die gestreckte Pulslaser, der dissipative Solitonen Laser und dem similariton Laser. Letztere Regime wird in diesem Experiment verwendet. </li><li> Um den Laserhohlraum bauen, eine Faser Spleißgerät verwenden , um die Hohlraum - Komponenten in der Reihenfolge , in dem Diagramm (Abbildung 3 gezeigt verbinden &lt;/ Strong&gt;). Vor jeder Fusionsspleißens Durchführung, reinigen Sie die Fasern endet mit Isopropylalkohol und spalten sie mit einem Faser-Spalter. HINWEIS: Die internen Komponenten des Lasers sind, im Uhrzeigersinn in dem Ringhohlraum, ein motorisiertes PSC, ein 980 / 1.550 nm WDM, eine Erbium-dotierte Faser, eine 980 / 1.550 nm WDM Isolator Hybridbauteil, ein 50/50 Ausgangs Kuppler und ein Faserpolarisator. Die externen Komponenten sind ein 99/1 Faserkoppler und eine manuelle Inline-PSC (wie 1,7 und 1,8 in Schritten erörtert). HINWEIS: Ein Fasersegment von ca. 30 cm müssen in dem motorisierten PSC eingesetzt werden, bevor die Klebestellen mit den anderen Komponenten des Hohlraums durchgeführt werden. Obwohl eine Standard Einmodenfaser funktionieren wird, ist die Verwendung von Polyimid-beschichtete Faser für dieses Segment zu empfehlen, da es resistent gegen die von den Schrauben des Reglers ausgeübte Druck ist und somit länger. </li><li> Schließen Sie sich den Pumplaserdioden auf die WDMs Spleißgerät verwenden. Auch hier endet sauber die Fasern mit Isopropyl alkohol und spalten sie mit einem Faser-Spalter vor jeder Fusionsspleißens durchführen. </li><li> Verbinden Sie die Laserdioden auf ihre jeweiligen Temperaturregler und aktuelle Treiber. </li><li> Schließen Sie den resonatorinternen motorisierte Yao-Typ Faser-Quetscher PSC (Abbildung 4) an seinem Antriebsmodul und schließen Sie dann das Antriebsmodul an den USB - Port eines Computers. HINWEIS: Dieser Port-Nummer &quot;COM4&quot; identifiziert wird, wie in der &quot;Geräte-Manager&quot; des Computers angezeigt. </li><li> Am Ausgang des Lasers, dh die Koppler 50/50 Hafen noch nicht gespleißt, spleißen eine 99/1 Koppler. HINWEIS: Die 99% Port der nutzbare ausgegeben wird. Die 1% Port wird verwendet, um den Polarisationszustand in der Automatisierungsverfahren zu überwachen. </li><li> Legen Sie eine manuelle PSC entlang der Faser der 1% Port. Um Entfernen Sie dazu die Schrauben und das PSK öffnen. Legen Sie die Faser in den entsprechenden Steckplatz und stellen Sie dann die Schrauben wieder in ihre Löcher und schrauben Sie sie in. </li><li> Splice einen Winkel poliert Faser connector (APC) am Ende der 1% Port Faser (nach dem manuellen PSC). Sauber und spalten die Fasern endet, bevor die Fusionsspleißens durchführen. </li><li> Verbinden Sie den 99% Ausgang mit einem optischen Spektrumanalysator (OSA) mit einem nackten Faser-Adapter. HINWEIS: Wie später diskutiert, das optische Spektrum des OSA gesehen wird eine alternative Möglichkeit der Überprüfung zur Verfügung stellen, wenn der Laser ML ist. </li><li> Sichern alle Fasern und die Komponenten in den Hohlraum korrekt mit Polyimidfilm Band. HINWEIS: Die Fasern und Komponenten müssen an einer Bewegung unter allen Bedingungen verhindert werden, wie beispielsweise, wenn der Tisch vibriert oder Ventilatoren Luft blasen. Der Polyimidfilm Band wird verwendet, um zu vermeiden, um die Fasern zu beschädigen. </li><li> Ziehen Sie die Druckschrauben des resonatorinternen PSC bis die Faser leicht gequetscht werden beginnt. </li><li> Schalten Sie den Pumplaser-Dioden und passen ihre Ströme auf ihre Maximalwerte, wie durch die Laserdiode Hersteller angegeben. </li><li> Starten Sie das Instrument Kommunikationsschnittstelle. In der &quot;Peripherals und Interface &quot;Spalte auf der linken Seite, wählen Sie&quot; COM4 &quot;. Klicken Sie auf&quot; Open VISA Testpanel &quot;. Klicken Sie auf&quot; Input / Output &quot;. Dann in&quot; Wählen oder Befehl &quot;Typ&quot; SM, 500,3000 n eingeben &quot; und klicken Sie auf den &quot;Query&quot; Taste. Dies ist die PSC-Befehle von 3000 Schritten 0,1125 ° im Uhrzeigersinn zu drehen. Während dabei erreicht der PSC einen mechanischen Anschlag. </li><li> In der &quot;Befehl auswählen oder eingeben&quot; der &quot;COM4&quot; Testpanel, Typ &quot;SM, 500, -10 n&quot; und klicken Sie auf den &quot;Query&quot; Taste. Die PSC dreht sich dann etwa 1 ° gegen den Uhrzeigersinn. Überprüfen Sie, ob ML durch einen Blick auf das optische Spektrum des OSA erreicht ist. ML ist erreicht , wenn die volle Breite bei dem halben Maximum des optischen Spektrums in der Größenordnung von einigen zehn Nanometern (5) ist. Wenn ML erreicht ist, halten die Doppelbrechung und den Winkel festgelegt und gehen 1.18 zu treten. </li><li> Wenn ML nicht erreicht wird, wiederholen 1,15 bis entweder ML oder der maximale Winkel Attainable mit dem PSC erreicht ist. </li><li> Wenn der maximale Winkel des PSC erreicht wird, bevor ML auftritt, erhöhen Sie die Doppelbrechung des PSC durch die Druckschrauben leicht anziehen und wiederholen Sie die Schritte 1,14, 1,15 und 1,16, so oft wie erforderlich ML zu bekommen. </li><li> Sobald ML erreicht ist, verringern die Pumpleistungen auf ihren Minimalwert ermöglicht ML selbst starten. Dazu reduzieren so, die Pumpleistungen bis ML verloren. Dann bringen sie langsam auf den kleinsten Wert zurück, dass die ML wieder machen wird. Stellen Sie die Pumpen aus und wieder ein und prüfen Sie, ob die Lasermode Sperren von selbst aus. Erhöhen sich die Pumpleistungen etwas mehr, um sicherzustellen, das ML stabil und wird bei jedem Selbsteinschaltung der Laser eingeschaltet ist. </li></ol> 2. Die Analyse der Polarisation des Ausgangssignals <ol><li> Verknüpfen Sie die 1% tippen auf eine kommerzielle Polarimeter. </li><li> Schließen Sie das Polarimeter an den Computer über einen USB-Anschluss. </li><li> In der &quot;Select oder Befehl eingeben&quot; der &quot;COM4&quot; Testpanel, type &quot;SM, 500,3000 n&quot; und klicken Sie auf den &quot;Query&quot; Taste. </li><li> Führen Sie die kommerzielle Polarimeter Controlling-Software und starten Sie die Polarisationsmessung, indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Start&quot; klicken. </li><li> In der &quot;Befehl auswählen oder eingeben&quot; der &quot;COM4&quot; Testpanel, Typ &quot;SM, 500, -10 n&quot; und klicken Sie auf den &quot;Query&quot; Taste. Beachten Sie den Polarisationszustand auf dem Polarimeter. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 2.5 so oft wie erforderlich, um den gesamten Bereich von Winkeln von intrakavitären PSC erlaubt abzudecken. Beachten Sie, dass der Polarisationszustand mit dem Winkel sehr glatt mit Ausnahme an den bestimmten Winkeln variiert wo ML als erreicht durch Beobachten gleichzeitig die Breite des optischen Spektrums auf der OSA gesehen werden kann. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2,3 bis 2,6 , aber dieses Mal, anstatt nur den Polarisationszustand zu beobachten, die Werte der Stokes - Record - Parameter S 1, S 2 und S 3 als Funktions des Winkels des PSC (Abbildung 6). Um diese Werte deutlich zu sehen, wählen Sie &quot;Messtechnik- → Oszilloskop&quot; im Menü der Software und suchen für die Mittelwerte von S 1, S 2 und S 3. sehen Sie gleichzeitig das optische Spektrum und notieren Sie die Winkel, bei denen der Laser ML. </li></ol> 3. Einstellen einer Feedback-Schleife der Angleichung des PSC Mit den Gewerbe Polarimeter Messungen zu automatisieren <ol><li> Schalte den Computer aus. </li><li> Verbinden Sie die serielle Schnittstelle des kommerziellen Polarimeter an die serielle Schnittstelle &quot;COM1&quot; des Computers. Starten Sie den Computer und das Polarimeter. </li><li> Starten Sie die grafische Programmiersprache Schnittstelle (GPLI), die das Lesen des Polarimeters über &quot;COM1&quot; und die Steuerung des motorisierten PSC über &quot;COM4&quot; ermöglicht. </li><li> Im GPLI, klicken Sie auf &quot;Blank VI&quot;. Wählen Sie dann &quot;Fenster →Tile Links und Rechts &quot;. HINWEIS: Der Bildschirm wird dann in zwei Teile geteilt werden. Das Blockschaltbild ist auf der rechten Seite angezeigt. Es wird verwendet, um das Skript mit verschiedenen Funktionen mit verschiedenen Symbolen assoziiert zu erstellen. Die Frontplatte ist auf der linken Seite angezeigt. Es wird verwendet, um die Befehle und die Messungen angezeigt werden, wenn das Skript ausgeführt wird. </li><li> In dem Blockdiagramm - Fenster des GPLI, ein ML Automatisierungs - Script entwickeln mit dem kommerziellen Polarimeter verwendet werden (siehe Abbildung 7). Hinweis: Dieses Skript liest S 1 aus dem Polarimeter und nutzt seinen Wert , Feedback zu geben und die richtige Ausrichtung des PSC Winkel ML führenden erreichen. Der Nachweis von ML wird durch die Suche nach einer Diskontinuität in der Variation von S 1 als der Winkel variiert wird , erreicht wird . HINWEIS: Die Befehle verwendet, um den PSC über &quot;COM4&quot; steuern, sind die gleichen wie die dargestellten diejenigen in den Schritten 2.3 und 2.5. Der Befehl zum Lesen S 1 </sub&gt; auf dem kommerziellen Polarimeter über &quot;COM1&quot; ist &quot;* SOP? n&quot;. </li><li> Speichern Sie das Skript, indem Sie auf &quot;Datei → Speichern&quot; und führen Sie es auf dem &quot;→&quot; Taste anklicken. Der PSC wieder in seinen mechanischen Anschlag gebracht wird, dann dreht sie sich in Schritten von etwa 1 ° bis ML erreicht ist, wird der Wert von S 1 darstellt , wie es sich entwickelt. </li></ol> 4. Der Aufbau einer Rudimentäre Selbst gemachte Polarisationsanalysator <ol><li> Schließen Sie ein Oszilloskop an den Computer unter Verwendung der GPIB-Schnittstelle. </li><li> Setzen Sie einen polarisierenden Strahlteilerwürfel (PBS) auf einer optischen Bank. </li><li> Richten Sie drei FC / APC LWL - Port Kollimatoren mit dem PBS (Abbildung 8). HINWEIS: Eine der Ports ist der Eingang. Die beiden anderen sind die Ausgänge für die x- und y- Polarisationskomponenten des Signals. </li><li> Verbinden eines faser pigtailed InGaAs PIN-Photodiode mit dem ersten Ausgang. </li><li> Schließen Sie die Photodiode mit einem trans-impedance - Schaltung (Bild 9). </li><li> Verbinden den elektrischen Ausgang der Schaltung 1 des Oszilloskops zu kanalisieren. </li><li> Schalten Sie die Transimpedanzschaltung. </li><li> Im GPLI, lesen Sie den Mittelwert der Spannung auf Kanal 1 des Oszilloskops über die GPIB-Verbindung, indem Sie die Befehle &quot;Mes: IMM: SOU ch1;&quot; zur Auswahl von Kanal 1 des Oszilloskops &quot;Mes: IMM: TYPE Mittelwert;&quot; die Messung einer durchschnittlichen Spannung, zu definieren &quot;Mes: IMM: VAL&quot; den Wert zu erhalten und schließlich &quot;Mes: IMM: UNI?&quot; die Einheiten der Messung zu erhalten. Speichern Sie das Skript, indem Sie auf &quot;Datei → Speichern&quot; und führen Sie es auf dem &quot;→&quot; Taste anklicken. </li><li> Verbinden den 1% Ausgangsleistung des Lasers an dem Eingangsanschluss des PBS und schalten den Laser an einer beliebigen Pumpleistung auf. Dies sendet ein 1.550 nm optisches Signal an den Eingang. </li><li> Messen Sie die mittlere Spannung an dem ersten Ausgang. Dann ziehen Sie das faser pigtailed Photodiode und ersetzenes von einem kommerziellen Strom Meter. Messen der optischen Leistung an diesem Ausgang. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 4.10, während die Leistung des optischen Eingangssignals variiert. Die Spannung sollte variieren linear mit der optischen Leistung. Die Koeffizienten dieser linearen Beziehung. HINWEIS: Diese Beziehung wird in Schritt 4.20 verwendet werden , um P x aus der gemessenen Spannung zu erhalten. </li><li> Verbinden eines zweiten faser pigtailed InGaAs PIN-Photodiode mit dem zweiten Ausgang des PBS. </li><li> Schließen Sie die Photodiode in eine zweite Transimpedanzschaltung. </li><li> Verbinden den elektrischen Ausgang der Schaltung 2 des Oszilloskops zu kanalisieren. </li><li> Schalten Sie die Transimpedanzschaltung. </li><li> Im GPLI, lesen Sie den Mittelwert der Spannung auf Kanal 2 des Oszilloskops über die GPIB-Verbindung, indem Sie die Befehle &quot;Mes: IMM: SOU ch2;&quot; zur Auswahl von Kanal 2 des Oszilloskops &quot;Mes: IMM: TYPE Mittelwert;&quot; die Messung zu definieren eine mittlere Spannung &quot;Measu sein: IMM: VAL?4; den Wert zu erhalten und schließlich &quot;Mes: IMM: UNI?&quot; die Einheiten der Messung zu erhalten. Speichern Sie das Skript, indem Sie auf &quot;Datei → Speichern&quot; und führen Sie es auf dem &quot;→&quot; Taste anklicken. </li><li> Schalten Sie den Laser an einer beliebigen Pumpleistung auf. </li><li> Messen Sie die durchschnittliche Spannung am zweiten Ausgang. Dann ziehen Sie das faser pigtailed Photodiode und ersetzen sie durch eine kommerzielle Strom Meter. Messen der optischen Leistung an diesem Ausgang. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 4.18, während die Leistung des optischen Eingangssignals variiert. Stellen Sie sicher, dass die Spannung linear mit der optischen Leistung variiert. HINWEIS: Die Koeffizienten dieser linearen Beziehung. Diese Relation wird in Schritt 4.20 verwendet werden , um P y aus der gemessenen Spannung erhalten. </li><li> Nach dem Setzen des zweiten Detektors bis P y zu messen, verwenden Sie die GPLI die erste Stokes - Parameter S 1 als S definiert zu berechnen 1 = ( <em&gt; P x - P y) / (P x + P y). Die hausgemachten rudimentär Polarisationsanalysator ist jetzt einsatzbereit. </li></ol> 5. Ersetzen des Handels Polarimeter vom Hausgemachte Polarisationsanalysator in den Automatisierungsprozess <ol><li> Schließen Sie das 1% Ausgangsleistung des Lasers auf die hausgemachten Polarisationsanalysator Eingang (wie in Schritt 4.9 durchgeführt wurde). </li><li> Messen der ersten Stokes - Parameter S 1 als eine Funktion des Winkels des PSC (Abbildung 10) durch Wiederholen von Schritt 2.7 die hausgemachte Polarisationsanalysator verwendet (anstelle des kommerziellen Polarimeter). Beachten Sie die S 1 Graph automatisch bei jedem Schritt zu aktualisieren. Beobachten einer diskontinuierlichen jump in dem Wert von S 1 , wenn ML auftritt (dies der Fall ist , während das kommerzielle Polarimeter verwendet wird ). HINWEIS: Verwenden Sie ein GPLI Skript diese Aufgabe automat auszuführenmatisch. Dieses Skript basiert auf einer Schleife , die den Winkel des PSC in Schritten von 1 ° (mit dem Befehl &quot;SM, 500, -10 n&quot; gesendet &quot;COM4&quot;) und liest den Wert von S 1 von der hausgemachten variiert Polarisationsanalysator bei jedem Schritt. </li><li> Ändern Sie die in 3.5 entwickelte Skript so , dass statt den Wert der Verwendung von kommerziellen Polarimeter gegeben, es wird P x und P y aus dem hausgemachten Polarisationsanalysator und berechnet dann S 1 = (P x -P y) / (P x + P y). </li><li> Verwenden Sie das neue Skript basiert auf dem hausgemachten Polarisationsanalysator den Laser automatisch in einer Weise ml ähnlich 3.6 zu treten. </li></ol>

<ol><li>Hofer, M., Fermann, M. E., Haberl, F., Ober, M. H., Schmidt, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mode+locking+with+cross-phase+and+selfphase+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Mode locking with cross-phase and selfphase modulation.</a> Opt. Lett. 16 (7), 502-504 (1991).</li>
<li>Haus, H. A., Ippen, E. P., Tamura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive-pulse+modelocking+in+fiber+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Quantum+Electron%22%5BJournal%5D)">Additive-pulse modelocking in fiber lasers.</a> IEEE J. Quantum Electron. 30 (1), 200-208 (1994).</li>
<li>Hellwig, T., Walbaum, T., Groß, P., Fallnich, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+characterization+and+alignment+of+passively+mode-locked+fiber+lasers+based+on+nonlinear+polarization+rotation%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+B%22%5BJournal%5D)">Automated characterization and alignment of passively mode-locked fiber lasers based on nonlinear polarization rotation.</a> Appl. Phys. B. 101 (3), 565-570 (2010).</li>
<li>Radnatarov, D., Khripunov, S., Kobtsev, S., Ivanenko, A., Kukarin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+electronic-controlled+mode+locking+self-start+in+fibre+lasers+with+non-linear+polarization+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Automatic electronic-controlled mode locking self-start in fibre lasers with non-linear polarization evolution.</a> Opt. Express. 21 (18), 20626-20631 (2013).</li>
<li>Shen, X., Li, W., Yan, M., Zeng, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+control+of+nonlinear-polarization-rotation+mode+locking+in+Yb-doped+fiber+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Electronic control of nonlinear-polarization-rotation mode locking in Yb-doped fiber lasers.</a> Opt. Lett. 37 (16), 3426-3428 (2012).</li>
<li>Andral, U., Si Fodil, R., Amrani, F., Billard, F., Hertz, E., Grelu, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber+laser+mode+locked+through+an+evolutionary+algorithm%5BTitle%5D)+AND+%22Optica%22%5BJournal%5D)">Fiber laser mode locked through an evolutionary algorithm.</a> Optica. 2 (4), 275-278 (2015).</li>
<li>Olivier, M., Gagnon, M. D., Piché, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+mode+locking+in+nonlinear+polarization+rotation+fiber+lasers+by+detection+of+a+discontinuous+jump+in+the+polarization+state%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Automated mode locking in nonlinear polarization rotation fiber lasers by detection of a discontinuous jump in the polarization state.</a> Opt. Express. 23 (5), 6738-6746 (2015).</li>
<li>Ulrich, R., Simon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarization+optics+of+twisted+single-mode+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Polarization optics of twisted single-mode fibers.</a> Appl. Opt. 18 (13), 2241-2251 (1979).</li>
<li>Chong, A., Logan, L. R., Wise, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+fiber+lasers+based+on+self-similar+pulse+evolution%3A+a+review+of+current+progress%5BTitle%5D)+AND+%22Rep.+Prog.+Phys%22%5BJournal%5D)">Ultrafast fiber lasers based on self-similar pulse evolution: a review of current progress.</a> Rep. Prog. Phys. 78 (11), 113901(2015).</li>
<li>Komarov, A., Leblond, H., Sanchez, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+analysis+of+the+operating+regime+of+a+passively-mode-locked+fiber+laser+through+nonlinear+polarization+rotation%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+A%22%5BJournal%5D)">Theoretical analysis of the operating regime of a passively-mode-locked fiber laser through nonlinear polarization rotation.</a> Phys. Rev. A. 72, 063811(2005).</li>
<li>Kobtsev, S., Smirnov, S., Kukarin, S., Turitsyn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mode-locked+fiber+lasers+with+significant+variability+of+generation+regimes%5BTitle%5D)+AND+%22Optical+Fiber+Technology%22%5BJournal%5D)">Mode-locked fiber lasers with significant variability of generation regimes.</a> Optical Fiber Technology. 20 (6), 615-620 (2014).</li>
<li>Kobtsev, S., Kukarin, S., Smirnov, S., Turitsyn, S., Latkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+double-scale+femto%2Fpico-second+optical+lumps+in+mode-locked+fiber+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Generation of double-scale femto/pico-second optical lumps in mode-locked fiber lasers.</a> Opt. Express. 17 (23), 20707-20713 (2009).</li>
<li>Churkin, D. V., Sugavanam, S., Tarasov, N., Khorev, S., Smirnov, S. V., Kobtsev, S. M., Turitsyn, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stochasticity+periodicity+and+localized+light+structures+in+partially+mode-locked+fibre+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Stochasticity periodicity and localized light structures in partially mode-locked fibre lasers.</a> Nat. Commun. 6, 7004(2015).</li>
<li>Duling, I. N. III, Chen, C. J., Wai, P. K. A., Menyuk, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operation+of+a+nonlinear+loop+mirror+in+a+laser+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Quantum+Electron%22%5BJournal%5D)">Operation of a nonlinear loop mirror in a laser cavity.</a> IEEE J. Quantum Electron. 30 (1), 194-199 (1994).</li>
<li>Krempzek, K., Grzegorz, S., Kaczmarek, P., Abramski, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sub-100+fs+stretched-pulse+205+MHz+repetition+rate+passively+mode-locked+Er+doped+all-fiber+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Laser+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">A sub-100 fs stretched-pulse 205 MHz repetition rate passively mode-locked Er doped all-fiber laser.</a> Laser Phys. Lett. 10, 105103(2013).</li>
<li>Shtyrina, O., Fedoruk, M., Turitsyn, S., Herda, R., Okhotnikov, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+and+stability+of+pulse+regimes+in+SESAM-mode-locked+femtosecond+fiber+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am.+B%22%5BJournal%5D)">Evolution and stability of pulse regimes in SESAM-mode-locked femtosecond fiber lasers.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 26 (2), 346-352 (2009).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Es hat sich gezeigt, dass es möglich ist, die ML von NPR Faserringlaser zu automatisieren, indem eine Rückkopplungsschleife auf Basis von Ausgangspolarisationsmessungen. Um diese Aufgabe zu realisieren, ist es entscheidend, eine einstellbare PSC in den Hohlraum einzufügen. Der Ausgangskoppler des Hohlraums müssen kurz vor dem Polarisator, um eine Differenz zwischen dem Polarisationszustand eines CW - Signal und ein Impulssignal (Figur 2) zu sehen , befinden. Die Doppelbrechung des PSC werden muss im Vor...

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.

<table><tbody><tr><td>Bare-Fiber-Adapter</td><td>Bullet</td><td>NGB-14</td><td></td></tr><tr><td>Drop-in-Polarisationsregler</td><td>General Photonics Corp.</td><td>Polarite PLC-006</td><td>Manueller Polarisationsregler.</td></tr><tr><td>DSP Inline-Polarimeter</td><td>General Photonics Corp.</td><td>POD-101D PolaDetect</td><td>Polarimeter mit USB/serieller Computerkonnektivität.</td></tr><tr><td>Faserspalter</td><td>Fitel</td><td>S323</td><td></td></tr><tr><td>FiberPort</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>PAF-X-2-C</td><td></td></tr><tr><td>Fester Faser-zu-Faser-Koppler Bench</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>FBC-1550-APC</td><td>Es kann jede optische Bank verwendet werden. Eine 3-Wege-Bank wäre sogar besser.</td></tr><tr><td>Fusion Splicer</td><td>Fujikura</td><td>FSM-40PM</td><td></td></tr><tr><td>Hochauflösender Allfaser-Polarisationsregler</td><td>Giga Concept Inc.</td><td>GIG-2201-1300</td><td>Motorisierter Vollfaser-Polarisationsregler mit USB-Computeranschluss.</td></tr><tr><td>InGaAs PIN PD Modul</td><td>Optoway</td><td>PD-1310</td><td>Pigtailed Fotodiode.</td></tr><tr><td>Kommunikationsschnittstelle für Geräte</td><td>National Instruments</td><td>NI MAX</td><td>Im Lieferumfang enthalten sind Treiber für National Instruments (NI-VISA, NI-DAQmx, etc.)</td></tr><tr><td>Operationsverstärker</td><td>Texas Instruments</td><td>TLO81ACP</td><td></td></tr><tr><td>Optischer Leistungsmesser</td><td>Newport</td><td>818-IS-1 mit 1835-C</td><td></td></tr><tr><td>Optischer Spektrumanalysator</td><td>Anritsu</td><td>MS9710C</td><td></td></tr><tr><td>Oszilloskop</td><td>Tektronix</td><td>TDS2022</td><td>Oszilloskop mit GPIB-Computerkonnektivität.</td></tr><tr><td>Polarisierendes Strahlteiler-Modul</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>PSCLB-VL-1550</td><td></td></tr><tr><td>Polyimid-Folienband</td><td>3M</td><td>5413</td><td>Klebeband zum Fixieren der Komponenten auf dem Tisch, ohne die Fasern zu beschädigen.</td></tr><tr><td>Graphical programming language interface (GPLI)</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW</td><td>Schnittstelle zum Programmieren in der Programmiersprache G und zur Kommunikation mit Laborgeräten.</td></tr><tr><td>Software zur Steuerung von Polarimetern</td><td>General Photonics Corp.</td><td>PolaView</td><td>wird mit dem Polarimeter General Photonics POD-101D geliefert.</td></tr></tbody></table>

automatisierung der modenkopplung in einem nicht-linearen polarisationsdrehung faserlaser durch ausgabe polarisationsmessungen

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

Wenn ein Laser modengekoppelter ist, gibt es einen Zug von ultrakurzen Impulsen mit einer Wiederholfrequenz von der Laserhohlraumlänge bestimmt Rate. Dieser Artikel beschreibt eine neue und kostengünstige Verfahren Modenkopplung in einem voreingestellten nichtlineare Polarisationsdrehung Faserlaser zu erzwingen. Dieses Verfahren basiert auf der Detektion einer plötzlichen Änderung in dem Ausgangspolarisationszustand, wenn Modenkopplung auftritt. Diese Änderung wird verwendet, um die Ausrichtung der resonatorinternen Polarisationssteuerung, um Modenkopplungsbedingungen zu finden, zu befehlen. Genauer gesagt ändert sich der Wert des ersten Stokes-Parameter, wenn der Winkel der Polarisationssteuerung überstrichen wird, und außerdem erfährt es eine abrupte Veränderung, wenn der Laser den modengekoppelten Zustand eintritt. Diese abrupte Variation Überwachung bietet eine praktische easy-to-Erfassungssignal, das verwendet werden kann, um die Ausrichtung des Polarisationssteuerung zu steuern, und der Laser in Richtung mode locking treiben. Diese Überwachung erfolgt durch Zuführen eines kleinen Teils erreichtdes Signals zu einem Polarisationsanalysator die erste Stokes-Parameter gemessen werden. Eine plötzliche Änderung in der ausgelesene dieses Parameters vom Analysator wird auftreten, wenn der Laser den modengekoppelten Zustand eintritt. In diesem Moment wird der erforderliche Winkel der Polarisationssteuerung fixiert gehalten. Die Ausrichtung abgeschlossen ist. Dieses Verfahren bietet für bestehende Automatisierungsverfahren eine alternative Möglichkeit, die Geräte verwenden, wie beispielsweise einem optischen Spektrum-Analysator, ein HF-Spektrum-Analysator, einer Photodiode an einen elektronischen Impuls-Zähler oder einem nichtlinearen Erfassungsschema auf Zweiphotonenabsorption oder Erzeugung der zweiten Harmonischen basierend verbunden. Es ist geeignet für Laser-Modus durch nichtlineare Polarisationsdrehung verriegelt. Es ist relativ einfach zu implementieren, es kostengünstige Mittel erfordert, insbesondere bei einer Wellenlänge von 1550 nm, und es senkt die Produktion und Betrieb im Vergleich zu den oben erwähnten Techniken entstehen.

NPR modengekoppelter Faserlaser eine Vielzahl von Pulsen Regime wie gütegeschalteten Impulse 10, kohärentes ML Impulse, rauschartige Impulse Bindungszustände ML Impulse, harmonische ML und komplexe Strukturen wechselzuwirken ML pulst 11 bereitzustellen , sind bekannt. In der hier beschriebenen Laser, nachdem die Doppelbrechung des PSC fixiert werden konnte ML zu bekommen, wurde die Pumpleistung eingestellt, relativ nahe der Schwelle des Einzelpuls-ML sein. Dabei wur...

Ein Protokoll zur Erkennung und Automatisierung der Modenkopplung in einem voreingestellten nichtlinearen Polarisationsrotationsfaserlaser wird vorgestellt. Die Erkennung einer plötzlichen Änderung des Ausgangspolarisationszustands beim Auftreten einer Modenkopplung wird verwendet, um die Ausrichtung eines Intra-Cavity-Polarisationsreglers zu steuern, um Modensperrbedingungen zu finden.

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

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, einen automatischen Modenkopplungsmodus in einem voreingestellten Faserlaser mit nichtlinearer Polarisationsrotation nachzuweisen. Dieses Verfahren stellt eine Alternative zu bestehenden Automatisierungsverfahren dar, die auf einem HF-Spektrumanalysator, einem optischen Spektrumanalysator, einem nichtlinearen Detektionsschema oder einer Pausenzähleinrichtung basieren. Zu seinen Hauptvorteilen zählen die vergleichsweise geringen Kosten, die einfache Implementierung und die Tatsache, dass nur ein kleiner Teil der Laserleistung zur Überwachung abgezweigt werden muss.Diese Animation zeigt das Konzept der Modenverriegelung basierend auf nichtlinearer Polarisationsrotation. Das Signal wird durch den Polarisator polarisiert und anschließend durch den Polarisationsregler in einen elliptischen Polarisationszustand umgewandelt. Die vorliegende Nichtlinearität in den Fasern des Resonators bewirkt eine Drehung dieser Ellipse, die proportional zur momentanen Leistung des Signals ist.Die Transmission am letzten Polarisator begünstigt somit die Durchlassung der leistungsstarken Anteile des Signals, was zur Ausbildung eines Pulses führt. Durch die Positionierung eines Polarisationsanalysators unmittelbar vor dem letzten Polarisator ist die Detektion eines Pulses im Resonator möglich, indem zwischen verschiedenen Polarisationszuständen unterschieden wird. Dies ist deshalb erreichbar, weil ein Puls während eines Umlaufs im Resonator eine stärkere nichtlineare Polarisationsdrehung erfährt als ein kontinuierliches Signal.Der erste Schritt besteht darin, ein Faserlasersystem auf einer stabilen Plattform aufzubauen. Beginnen Sie damit, den Laserringresonator, der im Mittelpunkt dieses Experiments steht, auf einem optischen Tisch aufzubauen. Dieses Schema bietet einen Überblick zur Orientierung.Das Licht breitet sich im Uhrzeigersinn aus. Um den Aufbau zu verstehen, beginnen Sie mit einem Polarisator. Es wird ein fasergekoppelter Polarisator verwendet.Es wird mit einem Abschnitt aus Polyimid-beschichtetem Faser verbunden, der in einen vollständig faserbasierten, motorisierten Yow-Typ-Polarisationszustandsregler eingeführt ist. Das Vorhandensein dieser Komponente ist für den Automatisierungsprozess unerlässlich. Hinter dem Polarisationsregler ist ein Wellenlängenteiler für 980/1550 Nanometer zu platzieren, der von einer Laserdiode mit 976 Nanometer gepumpt wird.Leiten Sie dann das Licht durch eine einmodige, mit Erbium dotierte optische Faser, die als Verstärkungsmedium dient. Die mit Erbium dotierte Faser leuchtet grün, wenn sie, wie hier gezeigt, gepumpt wird. Die mit Erbium dotierte Faser ist über eine Fusionsverbindung mit einem hybriden Wellenlängenteiler für 980/1550 Nanometer und einem Isolator für 1550 Nanometer verbunden.Es wird durch eine zweite Laserdiode gepumpt. Das letzte Element in der Resonator-Schleife ist ein 50-50-Ausgangskoppler, der unmittelbar vor dem Polarisator angebracht werden sollte. Die Position des Ausgangskopplers im Resonator ist äußerst wichtig, da der Polarisationsanalysator sein Signal von diesem Koppler erhält.Es muss direkt vor dem Polarisator angeordnet sein, um die Wirkung der nichtlinearen Polarisationsrotation zu maximieren. Das Ausgangssignal eines Resonators gelangt zu einem 99:1-Teiler, wobei 99 % als nutzbares Ausgangssignal abgeleitet werden. Die verbleibenden 1 % durchlaufen einen manuellen Polarisationsregler und liefern eine Rückkopplung für die automatische Modenverkettung.Der nächste Schritt besteht darin, den motorisierten Polarisationsregler mit einem Computerregler zu verbinden. Schließen Sie zuerst den Polarisationsregler mit integriertem Faserauspreßelement an sein Treibermodule an. Anschließend verbinden Sie das Treibermodule mit dem USB-Anschluss des Computers.Kezieren Sie zu den Laser-Ausgabefasern auf dem Tisch zurück und wählen Sie den 99 %-Ausgang. Schließen Sie den 99 %-Ausgang mit einem Barefit-Adapter an ein optisches Spektrumanalysengerät an. Schalten Sie die Pump-Laser ein und begeben Sie sich zum Computer, um die Instrumentenoberfläche zu starten.Verwenden Sie die Schnittstelle, um den Polarisationsregler anzuweisen, sich um 3000 Schritte im Uhrzeigersinn zu drehen. Während der Drehung erreicht der Regler eine mechanische Endposition. Danach weisen Sie den Polarisationsregler an, sich um etwa ein Grad gegen den Uhrzeigersinn zu drehen.Beobachten Sie das Spektrum am optischen Spektrumanalysator, um festzustellen, ob der Modusverriegelungszustand erreicht wurde. Die Spektren sind repräsentativ für die modusgekoppelten quasikontinuierlichen und Q-geschalteten Betriebsarten. Im Vergleich zu den quasikontinuierlichen und Q-geschalteten Betriebsarten ist das modusgekoppelte Spektrum sehr breit.Drehen Sie den Polarisationsregler schrittweise um jeweils ein Grad gegen den Uhrzeigersinn. Sobald der Modenverriegelungszustand erreicht ist, fixieren Sie den Winkel, bevor Sie fortfahren. Bereiten Sie an diesem Punkt die Suche nach den Schwellwerten der Pumpenleistung vor.Verringern Sie die Pumpenleistung, bis der Modenverriegelungszustand verloren geht. Erhöhen Sie dann die Pumpenleistung geringfügig über die Schwelle der Modenverriegelung. Beobachten Sie das Spektrum der Modenverriegelung, schalten Sie anschließend die Laserleistung aus und wieder ein, um sicherzustellen, dass die Modenverriegelung des Lasers von selbst eintritt.Zur Bestätigung des Modenkopplungszustands trennen Sie die Faser vom Spektrumanalysator. Schließen Sie die Faser an eine schnelle Photodiodenanordnung an, um ein Signal auf einem Oszilloskop anzuzeigen. Der Modenkopplungszustand erzeugt einen Impulsstrahl mit einer Wiederholungsrate von etwa 82 Megahertz.Der nächste Schritt besteht darin, die Analyse der Polarisation der Laserabstrahlung vorzubereiten. Verwenden Sie hierzu einen kommerziellen Polarisationsanalysator, auch Polarimeter genannt, und leiten Sie die Faser vom 1 %-Abzweig ein. Die endgültige Anordnung der Geräte für das Experiment ist in diesem Schema dargestellt.Der Computer kann den Polarisationsanalysator steuern. Nutzen Sie den Computer, um den Polarisationsregler an seine mechanische Endposition zu bringen und die Polarisationsmesssoftware anzuhalten. Zu diesem Zeitpunkt zeigt das optische Spektrumanalysator ein nicht modengekoppeltes Spektrum an.Starten Sie in der Polarimeter-Software die Polarisationsmessungen durch Klicken auf die Schaltfläche „Start“. Drehen Sie den Polarisationsregler im Gegenuhrzeigersinn in Ein-Grad-Schritten. Während der Bereich der vom interkavitätsbasierten Polarisationsregler erlaubten Winkel abgetastet wird, beobachten Sie den Polarisationszustand mithilfe der Polarimeter-Software.Setzen Sie die Untersuchung der Winkel fort, bis Hinweise auf Modenverriegelung vorliegen. Beachten Sie, dass die Polarisation sehr gleichmäßig mit dem Winkel verläuft, außer an den Stellen, an denen Modenverriegelung erreicht wird. Beobachten Sie das Spektrum auf dem Spektrumanalysator, um zu überprüfen, ob das charakteristische Merkmal der Modenverriegelung erkennbar ist.Zurück zum Computer wechseln, um fortzufahren. Den Polarisationsregler erneut im Uhrzeigersinn drehen, bis er nicht mehr gedreht werden kann. In der Polarisationsmesssoftware bereiten Sie die Überwachung der Stokes-Parameter in Abhängigkeit vom Winkel vor.Hier sind sie von oben nach unten geordnet von S null bis S drei. Schreiten Sie die Winkel des Polarisationsreglers in Schritten von einem Grad durch, während Sie die Werte von S eins, S zwei und S drei aufzeichnen und anzeigen. Es ist ersichtlich, dass S eins eine abrupte Variation durchläuft, wenn der Übergang zur Modenverkettung erfolgt.In einer grafischen Programmiersprache schreiben Sie ein Skript, das die Modenverriegelungsbedingung automatisch ermittelt. Die Logik dieses Skripts ist in diesem Flussdiagramm dargestellt. Im Wesentlichen beginnt das Skript mit dem Polarisationszustandsregler an der mechanischen Anschlagstellung und erhöht dessen Winkel schrittweise um ein Grad, während es bei jedem Schritt den Wert von S eins vom Polarisationsmessgerät abliest.Sobald der Wert von S eins in einem einzigen Schritt um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert von null Komma drei ansteigt, wird das Skript angehalten, da dann die Modenverkettung erreicht sein sollte. Führen Sie als Nächstes das Skript aus. Diese Version des Skripts zeigt die Entwicklung des Stokes-Parameters S eins an, während der Winkel erhöht wird.Während der Winkelscan beginnt, ist der Laser nicht modengekoppelt. Während sich der Polarisationsregler dreht, verändern sich der Wert von S1 und das optische Spektrum des Lasers. Am Ende des Skripts wird die Modenkopplung erreicht, wie am breiten optischen Spektrum zu erkennen ist.Der nächste Schritt besteht darin, eine Ersatzlösung für das kommerzielle Polarimeter herzustellen. Verwenden Sie ein Oszilloskop, das mit dem Computer über eine GPIB-Schnittstelle verbunden ist. Danach widmen Sie sich den optischen Komponenten des Ersatz-Polarimeters.Im Zentrum befindet sich ein polarisierender Strahlteiler, der mit drei FC-APC-Glasfaserkollimatoren ausgerichtet ist. Das Licht wird von der oberen Anschlussöffnung in den Strahlteiler eingekoppelt. Das vertikal polarisierte Licht tritt rechts aus dem System aus. Aus dem unteren Anschluss wird horizontal polarisiertes Licht ausgegeben. Der Polarisationsanalysator erfordert außerdem die Herstellung von zwei identischen elektronischen Schaltungen. Hier befinden sich die beiden Transimpedanzverstärkerschaltungen auf derselben hellen Platine.Das Layout einer einzelnen Schaltung ist in diesem Diagramm dargestellt. Zunächst detektiert eine Indiumgalliumarsenid-Photodiode ein Signal mit 1550 Nanometer. Die Photodiode ist mit einem Operationsverstärker, einem Widerstand und einem Kondensator verbunden.Der Ausgang des Schaltkreises ist mit einem Oszilloskop verbunden und liefert eine Messung der durchschnittlichen optischen Leistung. Beginnen Sie am Experimentiertisch damit, die Ausgänge des Strahlteilers mit den Schaltkreisen zu verbinden. Schließen Sie zunächst einen Ausgang an eine Indium-Gallium-Arsenid-Photodiode an.Verbinden Sie anschließend den Ausgang der Transimpedanzverstärkerschaltung mit Kanal eins des Oszilloskops. Schalten Sie das Oszilloskop und die Transimpedanzverstärkerschaltung ein. Trennen Sie den 1%-Ausgang des Lasers vom kommerziellen Polarimeter. Verbinden Sie den Ausgang mit dem Eingangsport des polarisierenden Strahlteilers. Schalten Sie den Laser mit einer beliebigen Pumpleistung ein, um ein optisches Signal von 1550 Nanometer zu senden. Führen Sie am Computer ein Skript aus, um die durchschnittliche Spannung am Kanal eins des Oszilloskops abzulesen.Zurück zu den optischen Elementen des Polarisationsanalysators. Trennen Sie den Ausgang des polarisierenden Strahlteilers vom Photodioden. Verbinden Sie stattdessen den Ausgang des Strahlteilers mit einem kommerziellen Leistungsmesser.Lesen Sie die optische Leistung für diese Pump­leis­tung ab und notieren Sie sie. Fahren Sie fort, indem Sie die Leis­tung des ein­ge­speisten optischen Signals variieren und dann die durch­schnitt­liche Spannung sowie die optische Leis­tung messen. Nach mehreren Messungen sollte eine Auf­tragung der Spannung über der Leis­tung linear verlaufen.Bestimmen Sie die Koeffizienten dieser linearen Beziehung. Wenden Sie das gleiche Verfahren mit dem zweiten Ausgang des Strahlteilers an, um die endgültige Einstellung des Polarisationsanalysators zu erreichen. Sowohl der vertikale als auch der horizontale Polarisationsausgang ist mit Verstärkerschaltungen verbunden.Jede Schaltung verfügt über einen dedizierten Oszilloskopkanal, der vom Computer ausgelesen wird. Integrieren Sie nun den neuen Polarisationsanalysator in den automatisierten Modenverriegelungsprozess. Öffnen Sie die Skripte, die erstellt wurden, um Unstetigkeiten im Stokes-Phänomen S1 in Abhängigkeit vom Winkel des Polarisationsreglers zu suchen.Um es zu modifizieren, ist lediglich eine Änderung bei der Bestimmung von S₁ aus dem Gerät erforderlich. Für diesen Analysator berechnen Sie S₁ mit folgender Formel. Die Leistungswerte PX und PY ergeben sich aus der gemessenen linearen Beziehung zwischen Spannung und Leistung für jede Polarisation.Wenn fertig, starten Sie das Skript. Diese Version des Skripts zeigt die Entwicklung des Stokes-Parameters S1 an, während der Winkel erhöht wird. Zu Beginn der Winkelsweepung ist der Laser nicht modengekoppelt.Während sich der Polarisationsregler dreht, verändern sich der Wert von S eins und das optische Spektrum des Lasers. Wenn das Skript beendet ist, wird die Modenverkettung erreicht, wie am breiten optischen Spektrum zu erkennen ist. Dies ist eine typische Darstellung des Stokes-Parameters S eins in Abhängigkeit vom Winkel des motorisierten Polarisationszustandsreglers.S eins wird anhand von Leistungswerten berechnet, die mit einem nicht kommerziellen Polarisationsanalysator gemessen werden. Ein plötzlicher Wechsel tritt auf, wenn der Laser den Modenverriegelungszustand erreicht. Ein automatisiertes Skript, das so programmiert ist, dass es die Variation des Polarisationsreglerwinkels bei einer Unstetigkeitsstelle stoppt, kann die Modenverriegelung innerhalb weniger Minuten finden.Das Verfahren kann Modenverriegelung innerhalb weniger Minuten finden. Seine Implementierung beeinträchtigt das Design des Laserresonators nicht und erfordert nur die Überwachung von 1 % des Ausgangssignals, wodurch 99 % für die vorgesehenen Anwendungen verfügbar bleiben. Um unerwünschte Betriebszustände wie mehrfaches Pulsieren oder rauschähnliche Pulse zu vermeiden, müssen die Laserparameter, wie beispielsweise die Stößelleistung und die Doppelbrechung des Polarisationskontrollers, vorab korrekt eingestellt werden, damit das Verfahren ordnungsgemäß funktioniert.Zusätzliche Arbeiten sind erforderlich, um die Anwendbarkeit dieses Verfahrens auf verschiedene Lasergestaltungen und Betriebswellenlängen zu untersuchen. Wir sind der Ansicht, dass dieses Verfahren in kommerziellen Faserlasersystemen eingesetzt werden könnte, bei denen erwartet wird, dass die Modenkopplung beim Start automatisch auftritt.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

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