מאמר שיטה

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

11.3K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/53679

⸱

28 בפברואר 2016

 ,  , 
1Centre d'optique, photonique et laser, Université Laval, 2Département de physique, Cégep Garneau

במאמר זה

סיכום

מוצג פרוטוקול לאיתור ואוטומציה של נעילת מצב בלייזר סיבים סיבובי קיטוב לא ליניארי מותאם מראש. הזיהוי של שינוי פתאומי במצב קיטוב הפלט כאשר מתרחשת נעילת מצב משמש כדי להורות על יישור של בקר קיטוב תוך-חלל על מנת למצוא תנאי נעילת מצב.

תקציר

כאשר לייזר הוא נעול במצב, הוא פולט רכבת של פולסים אולטרה קצר בשיעור החזרה נקבע לפי אורך חלל לייזר. מאמר זה מתאר נוהל חדש וזול לכפות נעילה במצב ב לייזר סיב סיבוב הקיטוב קוי מראש מותאם. הליך זה מבוסס על זיהוי של שינוי פתאומי מדינת קיטוב הפלט בעת נעילה במצב מתרחשת. שינוי זה משמש לפקד על היישור של בקר קיטוב תוך החלל כדי למצוא תנאי נעילה-mode. באופן ספציפי יותר, הערך של הפרמטר סטוקס הראשון משתנה כאשר הזווית של הבקר הקיטוב הוא נסחף, ויתרה מזאת, הוא עובר וריאציה באחת, כאשר הלייזר נכנס למצב נעול במצב. ניטור וריאציה פתאומית זה מספק אות קלה לזהות מעשיות שיכולים לשמש לפקד על היישור של בקר הקיטוב ולנסוע הליזר לעבר נעילה במצב. ניטור זו מושג על ידי האכלת חלק קטןשל אות מנתח קיטוב מדיד פרמטר סטוקס הראשון. שינוי פתאומי הקריא של פרמטר זה מן המנתח יתרחש כאשר הליזר נכנס למצב נעול במצב. ברגע זה, בזווית הדרושה של בקר הקיטוב שלה נשארת קבועה. היישור הושלם. הליך זה מספק דרך חלופית נהלי אוטומציה קיימות להשתמש בציוד כגון מנתח ספקטרום אופטי, מנתח ספקטרום RF, פוטודיודה מחובר דופק ללא מרשם אלקטרוני או ערכת גילוי קוית המבוססת על ספיגת שני פוטונים או דור הרמוני שני. היא מתאימה למצב לייזרים נעול על ידי סיבוב הקיטוב קוי. זה יחסית קל ליישם, זה דורש אמצעי זול, במיוחד באורך גל של 1550 ננומטר, והיא מפחיתה את עלויות הייצור והתפעול שנגרמו בהשוואה לטכניקות הנ"ל.

מבוא

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.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. הגדרת לייזר סיב ML סיבים כולל PSC ממונע

  1. אסוף את הרכיבים הבאים: סיב במצב יחיד מסומם ארביום, מרבב חלוקת אורך גל 980 / 1,550 ננומטר (WDM), מרכיב היברידי מבודד 980 / 1,550 ננומטר WDM-1,550 ננומטר, מצמד סיבים 50/50, מקטב סיבים, PSC ממונע, שתי דיודות משאבת 980 ננומטר ליזר, מצמד סיבים 99/1 ו PSC המוטבעת ידנית.
  2. חותך את סיב ארביום מסומם וכל רכיבי הסיבים צמים האחרים כדי להתאים עם עיצוב החלל הרצוי.
    הערה: הליך האוטומציה המוצגת הנו מתאים לייזרי סיבים מבוססים על סיבוב קיטוב קוי. זה אמור לעבוד עבור משטרים הפעלה שונות כגון לייזר סוליטונים, הלייזר נמתח הדופק, הלייזר סוליטונים כושר פיזור ואת לייזר similariton. המשטר האחרון משמש בניסוי הזה.
  3. כדי לבנות חלל לייזר, להשתמש splicer איחוי סיבים להצטרף רכיבים חלל לפי הסדר המוצג בתרשים (איור 3 </ Strong>). לפני ביצוע כל אחוי היתוך, נקי הסיבים מסתיימים עם אלכוהול איזופרופיל לבקע אותם עם קופיץ סיבים.
    הערה: הרכיבים הפנימיים של הליזר הם, כדי בכיוון שעון בחלל הטבעת, PSC ממונע, WDM ננומטר 980 / 1,550, סיב ארביום מסומם, מרכיב היברידי מבודד WDM 980 / 1,550 ננומטר, פלט 50/50 מצמד מקטב סיבים. המרכיבים החיצוניים הנם מצמד סיבים 99/1 ו PSC המוטבעת ידנית (כפי שנדון צעדים 1.7 ו -1.8).
    הערה: קטע סיבים של כ 30 סנטימטרים חייבת להיות מוכנס PSC הממונע לפני splices מבוצעת עם הרכיבים האחרים של החלל. למרות סיב בודד-במצב רגיל יעבוד, השימוש בסיבי מצופה polyimide מומלץ עבור מגזר זה, כי הוא עמיד יותר ללחץ שהפעיל את הברגים של הבקר ובכך יימשך יותר.
  4. הצטרפו דיודות לייזר המשאבה WDMs באמצעות splicer היתוך. שוב, לנקות את סיבי מסתיים אל איזופרופילcohol ודבק אותם עם קופיץ סיבים לפני ביצוע כל אחוי היתוך.
  5. חבר את דיודות לייזר בקרי טמפרטורה שלהם ואת מנהלי ההתקן העדכניים.
  6. חבר את ממונע תוך חלל יאו-סוג סיבי מסחטת PSC (איור 4) כדי מודול הנהיגה שלה ולאחר מכן חבר את מודול הנהיגה ליציאת ה- USB של מחשב.
    הערה: יציאה זו מזוהה על ידי מספר "COM4" כמוצג "מנהל ההתקנים" של המחשב.
  7. במוצא של הלייזר, כלומר הנמל של מצמד 50/50 לא איחו עדיין, אחוי מצמד 99/1.
    הערה: יציאת 99% הוא פלט שמיש. נמל 1% משמש כדי לפקח על מצב הקיטוב בהליך האוטומציה.
  8. הכנס PSC ידנית לאורך הסיבים של נמל 1%. לשם כך, הסר את הברגים ופתח את PSC. הכנס את הסיבים החריץ המתאים ולאחר מכן הנח את הברגים בחזרה לחורים שלהם לדפוק בהם.
  9. אחוי שיתוף סיבי זווית המלוטשתnnector (APC) בסוף סיב נמל 1% (לאחר PSC הידנית). נקי לבקע הסיבים מסתיים לפני ביצוע אחוי ההיתוך.
  10. חברו את יציאת 99% עד מנתח ספקטרום אופטי (OSA) באמצעות מתאם-סיבים חשופים.
    הערה: כפי שנאמר בהמשך, הספקטרום האופטי לראות על OSA יספק דרך חלופית לבדיקה אם הליזר הוא ML.
  11. Secure כל הסיבים המרכיבים בחלל כמו שצריך עם קלטת הסרט polyimide.
    הערה: הסיבים והרכיבים חייבים להיות ומונעים ממנה לזוז בשום תנאים כגון כאשר השולחן רוטט או אוהדי אוויר מכה. קלטת סרט polyimide משמשת כדי למנוע ניזק הסיבים.
  12. חזק את ברגי לחץ של PSC תוך החלל עד הסיבים מתחילים להתמצות מעט.
  13. הפעל את דיודות לייזר המשאבה ולהתאים זרמים שלהם לערכי המקסימום שלהן כפי שצוינו על ידי היצרן דיודת לייזר.
  14. הפעל את ממשק תקשורת המכשיר. ב "לפיipherals וממשק "בטור השמאלי, בחר" COM4 ". לחץ על" לוח מבחן ויזה פתוחה ". לחץ על" קלט / פלט ". לאחר מכן, ב" בחר או הזן הפקודה "סוג" SM, 500,3000 n " ולחצו על הכפתור "השאילתה". זו מצווה על PSC כדי לסובב על ידי 3,000 מדרגות 0.1125 מעלות בכיוון השעון. תוך כדי כך, קל PSC מגיע לעצירה מכאנית.
  15. ב "הפקודה בחר או הזן" של חלונית הבדיקה "COM4", סוג "SM, 500, -10 n" ולחץ על כפתור "שאילתה". הזכיון ואז מסתובב כ 1 ° נגד כיוון השעון. בדוק אם ML הוא הגיע ע"י הסתכלות הספקטרום האופטי על OSA. ML הוא הגיע כאשר-רוחב חצי מקסימום של הספקטרום האופטי הוא בסדר גודל של כמה עשרות ננומטרים (איור 5). אם ML הוא הגיע, לשמור על השבירה הכפולה ואת הזווית הקבועה ועבור לשלב 1.18.
  16. אם ML הוא לא הגיע, לחזור 1.15 עד שאחת ML או זווית מקסימלית attaiNable עם PSC הוא הגיע.
  17. אם הזווית המרבית של PSC הוא הגיע לפני ML מתרחשת, להגדיל את השבירה הכפולה של PSC ידי הידוק ברגי הלחץ מעט וחזור על שלבי 1.14, 1.15 ו 1.16 פעמים רבות ככל הנדרש כדי לקבל ML.
  18. לאחר ML הוא הגיע, להקטין את כוחות המשאבה לשווי המינימאלי שלהם ומאפשר ML אל להתחיל עצמי. לשם כך, להפחית את כוחות המשאבה עד ML הולך לאיבוד. לאחר מכן, להחזיר אותם לאט לכיוון הערך הקטן ביותר שיהפכו את ML ולהופיע. סובב את המשאבות והפעלתם אותו שוב ולבדוק אם מנעולי מצב ליזר בעצמה. להגדיל את סמכויות המשאבה מעט יותר על מנת להבטיח את ML יציב ויהיה עצמי להתחיל בכל פעם הליזר מופעל.

2. ניתוח הקיטוב של פלט האותות

  1. קישור ברז 1% polarimeter מסחרי.
  2. חבר את polarimeter למחשב באמצעות יציאת USB.
  3. ב "בחר או הזן פקודה" של חלונית הבדיקה "COM4", tyPE "SM, 500,3000 n" ולחץ על כפתור "שאילתה".
  4. הפעל את תוכנת שליטת polarimeter המסחרית ולהתחיל מדידת הקיטוב על ידי לחיצה על הכפתור "התחל".
  5. ב "הפקודה בחר או הזן" של חלונית הבדיקה "COM4", סוג "SM, 500, -10 n" ולחץ על כפתור "שאילתה". שימו לב המדינה קיטוב על polarimeter.
  6. חזור על שלב 2.5 פעמים רבות ככל הנדרש כדי לכסות את המגוון השלם של זוויות המוותרות על פי PSC תוך-החלל. שים לב כי מדינת הקיטוב משתנית בצורה חלקה מאוד עם הזווית למעט בזווית הספציפית שבם ML הוא הגיע כפי שניתן לראות על ידי הצפייה בו זמנית את רוחב הספקטרום האופטי על OSA.
  7. חזור על שלבי 2.3 כדי 2.6 אבל הפעם, במקום רק צופה מדינת הקיטוב, להקליט את ערכיה של סטוקס פרמטרי S 1, S 2 ו- S 3 כפונקציהים של הזווית של PSC (איור 6). כדי לראות את הערכים הללו בבירור, לבחור "אוסצילוסקופ → Measurement-" בתפריט של התוכנה ולחפש את הערכים הממוצעים של S 1, S 2 ו- S 3. במקביל לצפות הספקטרום האופטי ולהקליט את זוויות עבורו הלייזר הוא ML.

3. הגדרת משוב Loop כדי להפוך את המערך של PSC באמצעות מדידות polarimeter המסחריות

  1. כבה את המחשב.
  2. חברו את היציאה הטורית של polarimeter המסחרי "COM1" יציאה טורית של המחשב. הפעל מחדש את המחשב ואת polarimeter.
  3. הפעל את ממשק שפת תכנות הגרפי (GPLI) שיאפשר קריאת polarimeter באמצעות "COM1" ואת שליטת PSC ממונע באמצעות "COM4".
  4. בשנות ה GPLI, לחץ על "VI בלנק". לאחר מכן, בחר "חלון →טייל שמאל וימין ".
    הערה: המסך לאחר מכן ניתן יהיה מחולק לשני חלקים. דיאגרמת העמודות מוצגת בצד ימין. הוא משמש כדי ליצור את התסריט באמצעות פונקציות שונות הקשורות סמלים שונים. הפאנל הקדמי מוצג בצד שמאל. הוא משמש כדי להציג את הפקודות ואת המידות כאשר התסריט פועל.
  5. בחלון דיאגרמה מלבנית של GPLI, לפתח תסריט אוטומציה ML לשמש עם polarimeter מסחרי (ראה איור 7).
    הערה: סקריפט זה קורא S 1 מן polarimeter ומשתמש הערך שלה כדי לספק משוב ולהגיע היישור הנכון של זווית PSC המובילה ML. הגילוי של ML מושג על ידי חיפוש רציף בווריאציה של S 1 כמו הזווית מגוונת.
    הערה: פקודות משמש לשליטה על PSC באמצעות "COM4" הם זהים לאלה שהוצגו צעדים 2.3 ו -2.5. הפקודה לקרוא S 1 על polarimeter המסחרי באמצעות "COM1" הוא "* SOP? n".
  6. שמור את הסקריפט על ידי לחיצה על "קובץ → שמור" ואז להפעיל אותו על ידי לחיצה על הכפתור "→". הזיכיון הוא הביא חזרה להפסיק המכנים שלה, ואז הוא מסתובב על ידי צעדים של כ 1 ° עד ML הוא הגיע, מראה את הערך של S 1 כפי שהוא מתפתח.

4. בניית Analyzer קיטוב ביתי בסיסי

  1. חבר אוסצילוסקופ למחשב באמצעות ממשק GPIB.
  2. שים קוביית הקרן splitter קיטוב (PBS) על ספסל אופטיקה.
  3. להקים שלושה יציאת סיבים אופטיים FC / APC collimators עם PBS (איור 8).
    הערה: קישור אחד הנמלים הוא קלט. השניים האחרים הם התפוקות עבור רכיבי הקיטוב x ו- y- של האות.
  4. חבר פוטודיודה PIN InGaAs סיבים הצמה לפלט הראשון.
  5. חבר את photodiode אל-impeda טרנסNCE מעגל (איור 9).
  6. חבר את ההספק החשמלי של המעגל תחנה מספר 1 של האוסילוסקופ.
  7. הפעל את מעגל טרנס-העכבה.
  8. בשנות ה GPLI, לקרוא את הערך הממוצע של מתח בערוץ 1 של האוסילוסקופ באמצעות חיבור GPIB באמצעות הפקודות "צפחות: IMM: SOU ch1;" כדי לבחור ערוץ 1 של האוסילוסקופ, "צפחות: IMM: TYPE ממוצע;" כדי להגדיר את המדידה להיות במתח ממוצע, "צפחות: IMM:? VAL" כדי לקבל את הערך ולבסוף "צפחות: IMM: UNI?" כדי להשיג את יחידות המדידה. שמור את הסקריפט על ידי לחיצה על "קובץ → שמור" ואז להפעיל אותו על ידי לחיצה על הכפתור "→".
  9. חברו את יציאת 1% של הלייזר בנמל קלט של PBS ולהדליק את לייזר לעבר כוח משאבת שרירותי. זו שולחת אותות אופטיים 1,550 ננומטר לכניסה.
  10. מדוד את המתח הממוצע במוצא הראשון. לאחר מכן, נתקו את פוטודיודה-הצמה סיבים ולהחליףזה על ידי כוח-מטר מסחרי. מדדו את הכוח האופטי בתפוקה זה.
  11. חזור על שלב 4.10 תוך שינוי הכוח של האות האופטי קלט. המתח צריך להשתנות באופן ליניארי עם הכוח האופטי. מצא המקדמים של קשר ליניארי זה.
    הערה: ביחס זה ישמש בשלב 4.20 להשיג x P מן המתח הנמדד.
  12. חבר פוטודיודה PIN InGaAs סיבים צמים שני לפלט השני של PBS.
  13. חבר את photodiode אל מעגל טרנס-עכבה שנייה.
  14. חבר את ההספק החשמלי של המעגל לתעל 2 של האוסילוסקופ.
  15. הפעל את מעגל טרנס-העכבה.
  16. בשנות ה GPLI, לקרוא את הערך הממוצע של מתח בערוץ 2 של האוסילוסקופ באמצעות חיבור GPIB באמצעות הפקודות "צפחות: IMM: SOU CH2;" כדי לבחור ערוץ 2 של האוסילוסקופ, "צפחות: IMM: TYPE ממוצע;" כדי להגדיר את המדידה להיות במתח ממוצע, "צפחות: IMM: VAL?4; כדי לקבל את הערך ולבסוף "צפחות: IMM: UNI?" כדי להשיג את יחידות המדידה. שמור את הסקריפט על ידי לחיצה על "קובץ → שמור" ואז להפעיל אותו על ידי לחיצה על הכפתור "→".
  17. הפעל את הלייזר על לעבר כוח משאבת שרירותי.
  18. מדוד את המתח הממוצע במוצא השני. לאחר מכן, נתקו את פוטודיודה-הצמה סיבים ולהחליף אותו על ידי כוח-מטר מסחרי. מדדו את הכוח האופטי בתפוקה זה.
  19. חזור על שלב 4.18 תוך שינוי הכוח של האות האופטי קלט. ודא שהמתח משתנה באופן ליניארי עם הכוח האופטי.
    הערה: מצא המקדמים של קשר ליניארי זה. ביחס זה ישמש בשלב 4.20 להשיג P y מן המתח הנמדד.
  20. לאחר הגדרת הגלאי השני למדוד y P, השתמש GPLI כדי לחשב את S פרמטר סטוקס הראשון 1 המוגדר S 1 = ( x P - P y) / (P x + P y). מנתח הקיטוב הבסיסי תוצרת הבית עכשיו הוא מוכן לשימוש.

5. החלפת polarimeter המסחרי על ידי Analyzer קיטוב Homemade בתהליך האוטומציה

  1. חברו את יציאת 1% של הלייזר לכניסת מנתח הקיטוב תוצרת בית (כפי שנעשה בשלב 4.9).
  2. מדוד את S פרמטר סטוקס הראשון 1 כפונקציה של הזווית של PSC (איור 10) על ידי חזרה על שלב 2.7 באמצעות מנתח קיטוב תוצרת הבית (במקום polarimeter המסחרי). שים לב בגרף S 1 מעדכן אוטומטי בכל צעד. שים קפיצה רציפה בשווי של S 1 כאשר ML מתרחשת (זה מקרה תוך שימוש polarimeter המסחרי).
    הערה: השתמש ב- script GPLI כדי לבצע משימה זו אוטומטically. סקריפט זה מבוסס על לולאה, אשר משנה את הזווית של PSC ידי מדרגות 1 ° (באמצעות הפקודה "SM, 500, -10 n" נשלח "COM4") וקורא את הערך של S 1 מן תוצרת בית מנתח קיטוב בכל שלב.
  3. לשנות את התסריט פותח 3.5 כך, במקום להשתמש הערך שנתן polarimeter המסחרי, זה נהיה x P ו y מן מנתח קיטוב תוצרת הבית ואז מחשב S 1 = (P x -P y) / (P x + P y).
  4. השתמש סקריפט חדש המבוסס על מנתח הקיטוב תוצרת בית כדי מ"ל הלייזר באופן אוטומטי באופן דומה לשלב 3.6.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

לייזרי סיבים במצב נעול NPR ידועים לספק מגוון רחב של משטרים פועמים כגון פולסים הממותג Q 10, קטניות ML קוהרנטית, קטניות כמו רעש, מצבים קשורים של פולסים ML, הרמוני ML ומבנים מורכבים של אינטראקצית ML פולסים 11. בשנת הליזר שתואר כאן, אחרי השבירה הכפולה של PSC נקבעה להיות מסוגל לקבל ML, כוח המשאבה הותאם להיות קרוב יחסית אל הסף יחיד הדופק ML. בעשותו כן, מספר משטרים המתחרים הופחת למינימום. בהספק המשאבה זה תלוי בזווית של PSC, הלייזר הצ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

הוכח כי אפשר להפוך את ML של לייזרי טבעת סיבי NPR באמצעות לולאת משוב מבוססת על מדידות קיטוב פלט. כדי לממש משימה זו חשוב להכניס PSC מתכווננת בחלל. מצמד הפלט של החלל חייב להיות ממוקם ממש לפני המקטב כדי לראות הבדל בין מדינת הקיטוב של אות CW ואיתות דופקת (איור 2). השבירה הכפולה של PSC חייבת להיות מראש מותאמת כך ML ניתן למצוא את כוח המשאבה חייב להיות מוגדר ליד דופק יחיד ML הסף כדי לקבל דופק יחיד בחלל ולמזער את מספר המשטרים מתחרים שיכול להתרחש. זה מסביר מדוע משטר ML נמצא...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

החוקרים אין לי מה לחשוף.

תודות

המחברים מבקשים להודות נוצרי אוליבייה ופיליפ קרטיין לעזרת ערך בנוגע אלקטרוניקה, אריק ג'ירארד ב GIGA קונספט Inc. לתמיכה עם בקר הקיטוב הממונע, הפרוף האמיתי Vallée להלוואה של polarimeter המסחרי ופרופסור מישל Piché לרבי דיונים פוריים .

עבודה זו נתמכה על ידי Fonds דה משוכלל ונדיר קוויבק - טכנולוגיות et הטבע (FRQNT), מדעי הטבע וההנדסה מועצת המחקר של קנדה (NSERC) וקנדה קיץ ג'ובס.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מתאם סיבים חשופיםBulletNGB-14
בקר קיטוב טיפה שלGeneral Photonics Corp.Polarite PLC-006בקר קיטוב ידני.
מד קוטב DSP בשורהGeneral Photonics Corp.POD-101D PolaDetectPolarimeter עם קישוריות USB/מחשב טורי.
קליבר סיביםפיטלS323
FiberPortThorlabs Inc.PAF-X-2-C
ספסל מצמד סיבים לסיבים קבועיםThorlabs Inc.FBC-1550-APCניתן להשתמש בכל ספסל אופטי. ספסל תלת-כיווני יהיה אפילו טוב יותר.
Fusion SplicerFujikuraFSM-40PM
בקר קיטוב סיבים ברזולוציה גבוההGiga Concept Inc.GIG-2201-1300בקר קיטוב ממונע כל סיבים עם קישוריות מחשב USB.
מודול InGaAs PIN PDOptowayPD-1310פוטודיודה צמה.
ממשק תקשורת מכשיריםNational InstrumentsNI MAXהוא מגיע ארוז עם מנהלי התקנים של National Instruments (NI-VISA, NI-DAQmx, etc.)
מגבר תפעוליTexas InstrumentsTLO81ACP
מד כוח אופטיניופורט818-IS-1 עם מנתח ספקטרום אופטי 1835-C
AnritsuMS9710C
אוסילוסקופTektronixTDS2022אוסילוסקופ עם קישוריות מחשב GPIB.
מודול מפצל אלומה מקטבThorlabs Inc.סרט פילם פולימיד PSCLB-VL-1550
3M5413סרט לקיבוע הרכיבים על השולחן מבלי לפגוע בסיבים.
ממשק שפת תכנות גרפי (GPLI)National Instrumentsממשק LabVIEWלתכנות בשפת תכנות G ותקשורת עם מכשירי מעבדה.
תוכנת בקרת פולרימטרGeneral Photonics Corp.PolaViewמגיע עם הקוטב General Photonics POD-101D.

מקורות

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

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים