Çıktı Polarizasyon Ölçümler aracılığıyla Doğrusal Olmayan Polarizasyon Rotasyon Fiber Lazer Mod Kilitleme Otomasyonu

Abstract

Bir lazer mod-kilitli olduğunda, lazer kavite uzunluğu ile belirlenir yineleme hızında ultra kısa bakliyat bir tren yayar. Bu makalede, bir ön-ayarlı doğrusal olmayan polarizasyon rotasyon fiber lazer mod kilitleme zorlamak için yeni ve ucuz bir yöntem özetliyor. mod kilitleme oluştuğunda bu işlem çıkış polarizasyon durumunda ani bir değişiklik tespit dayanmaktadır. Bu değişiklik mod-kilitleme koşulları bulmak amacıyla içi oyuk polarizasyon denetleyicisi uyum komuta etmek için kullanılır. Daha özel olarak ise, önce Stokes parametresinin değeri lazer mod-kilitli durumuna girdiğinde Ayrıca, ani bir değişimi geçirmektedir, polarizasyon kontrol açısı süpürülür olduğunda değişir ve. Bu ani değişim İzleme polarizasyon denetleyicisi uyum komuta ve mod kilitleme doğru lazer sürmek için kullanılabilecek pratik bir kolay tespit sinyali sağlar. Bu izleme, küçük bir kısmını besleme elde edilirBir polarizasyon analizörü sinyalin ilk Stokes parametresi ölçümü. lazer mod-kilitli durumuna girdiğinde analizörü bu parametrenin dışında okuma ani bir değişim meydana gelecektir. Bu anda, bir polarizasyon kontrol gerekli açısı sabit tutulur. hizalama tamamlanır. Bu prosedür böyle bir optik spektrum analizörü, bir RF spektrum analizörü, bir elektronik darbe sayacı veya iki foton emilimi veya ikinci harmonik üretimi dayalı bir doğrusal olmayan tespit düzeni bağlı bir fotodiyot olarak ekipman kullanımı mevcut otomatikleştirerek prosedürlerine alternatif bir yol sağlar. Bu doğrusal olmayan polarizasyon döndürülmesi ile kilitlenmiş lazerler modu için uygundur. Özellikle 1550 nm'lik bir dalga boyunda, pahalı olmayan bir vasıtayı gerektirir uygulanması nispeten kolay olan ve yukarıda sözü edilen tekniklere göre meydana üretim ve işletme maliyetlerini azaltır.

Introduction

Bu makalenin amacı, doğrusal olmayan polarizasyon rotasyon fiber lazerler mod kilitleme (ML) almak için bir otomasyon hizalama işlemini sunmaktır. ayar-up kendi kendine başlangıç ​​kontrol sistemi ML almak için daha sonra lazerin çıkış sinyalinin kutuplaşmayı ölçerek tarafından ML rejimini tespit: Bu prosedür iki temel adımlar dayanmaktadır.

Fiber lazerler günümüzde optik önemli bir araç haline gelmiştir. Onlar tutarlı yakın kızılötesi ışığın etkin bir şekilde kaynak ve onlar şimdi elektromanyetik spektrumun orta kızılötesi kısmına uzanan. Onların düşük maliyetli ve kullanım kolaylığı gibi katı hal lazerleri olarak tutarlı ışığın diğer kaynaklardan onlara cazip bir alternatif haline getirmiştir. Elyaf lazerler de ultra darbeleri ML mekanizması elyaf boşluğuna yerleştirilir (100 FSEC veya daha az) sağlar. Böyle doğrusal olmayan döngü aynalar ve doyurulabilir emiciler olarak bu ML mekanizma tasarlamak için birçok yol vardır. Bunlardan biri, yaygın olarak kullanılan önya sadeliği, sinyalin ^1,2 doğrusal olmayan polarizasyon rotasyonu (NPR) dayanmaktadır. Bu lazer boşluğunun liflerinde yayar sinyalin polarizasyon elips onun yoğunluğu bir rotasyon orantılı uğrar gerçeğini kullanır. boşluğunda bir polarizör sokarak, bu NPR sinyalinin gidiş dönüş sırasında yoğunluk bağımlı kayıplara yol açar.

Lazer daha sonra polarizasyon durumunu kontrol ederek ML zorlanamaz. Etkili, sinyalin yüksek güç kısımları kayıpları (Şekil 1) düşürmek maruz kalacağı ve lazer açık ve düşük güç gürültülü sinyal başlar olduğunda bu sonuçta ışığın ultrashort darbelerinin oluşmasına yol açacaktır. Bununla birlikte, bu yöntemin dezavantajı, polarizasyon durumu kontrol (PSC) doğru ML elde hizalanmalıdır olmasıdır. Genellikle, bir operatör hızlı bir p ile lazer çıkış sinyalini PSC konumunu değiştirerek ve analiz ederek el ML bulurhotodiode, optik spektrum analizör veya doğrusal olmayan optik otomatik korelatör. En kısa sürede bakliyat emisyon tespit edilir edilmez, operatör lazer ML beri PSC konumunu değişen durdurur. Açıkçası otomatik olarak verimlilik önemli bir kazanç neden kendini başlangıç ​​lazer alıyorum. Bu lazer hizalama veya operatör tekrar tekrar hizalama prosedürü aracılığıyla gitmek zorunda çünkü kavite yapılandırmasını değiştirmek tedirginlikler tabi olduğunda özellikle doğrudur. Son on yılda, farklı yöntemler bu otomasyon ulaşmak için ileri sürülmüştür. Hellwig ve ark., ³ ML tespit etmek için bir all-lif bölümü-of-genlik polarimetre ile sinyalin polarizasyon durumunun tam bir analizi ile birlikte kutuplaşmayı kontrol etmek için piezo-elektrik sıkacağı kullanılır. Radnarotov ve ark., ⁴ ML algılamak için RF spektrumunun dayanan bir analiz ile sıvı kristal plaka PSC'ler kullanılır. Shen ve ark., ⁵ piezo-elektrik sıkacağı kullanılankutuplaşma ve ML tespit etmek için bir fotodiyot / yüksek hızlı sayıcı sistemini kontrol etmek. Daha yakın zamanlarda, evrimsel algoritmasına dayalı strateji olan algılama, bir intensimetric ikinci dereceden autocorrelator ve optik spektrum analiz cihazı ile kombinasyon halinde bir yüksek bant genişliği fotodiyot tarafından sağlanan sunulmuştur. Kontrol daha sonra boşluğu ⁶ içine, iki elektronik tahrik PSC'lerin gerçekleştirilir.

Bu makalede, ML fiber lazer zorlayarak bir otomasyon tekniği ML ve uygulama tespit yenilikçi bir yol anlatılmaktadır. lazer ML tespiti PSC açısı süpürülür sinyalin çıkış polarizasyon durumu değişir kadar analiz edilmesi ile elde edilir. gösterildiği gibi, ML geçiş çıkış sinyalinin Stokes parametrelerden birini ölçülerek saptanabilir polarizasyon halinde bir ani değişim ile ilişkilidir. Bir darbe CW sinyali daha yoğun ve daha önemli NPR exp uğrayacak olmasılains Bu değişiklik. Lazerin çıkış derhal boşluğunda polarize önce yer aldığından, bu konumda bir darbenin polarizasyon durumu CW sinyali polarizasyon durumuna (Şekil 2) farklı ve ML durumunu ayırt etmek kullanılacaktır. Bu prosedür ve ilk deneysel uygulama teorik yönleri Olivier ark sunuldu. ^7. Bu makalede, vurgu prosedürü, kendi sınırlamaları ve avantajları teknik yönleri üzerinde olacaktır.

Bu teknik uygulamak oldukça basit ve ML durumunu tespit etmek ve ML almak için lazer hizalama otomatikleştirmek için gelişmiş ölçme aletleri gerektirmez. programlanabilir bir arayüz üzerinden harici olarak ayarlanabilir bir PSC gereklidir. Farklı PSC prensip olarak kullanılabilir: bir motor olup, manyeto-optik kristaller ya da motorlu her elyaf PSC göre O ile döndürülür piezo-elektrik sıkacağı, likit kristal, dalga plakalarn sıkma ve lif ⁸ büküm. Bu makalede, ikincisi, bir all-fiber motorlu Yao-tipi PSC kullanılır. pahalı bir ticari polarimeter kullanılabilir polarizasyon durumunu tespit etmek için. İlk Stokes parametresinin tek değer gerekli olduğundan, bu madde de gösterildiği gibi, ancak, iki fotodiyotlar ile kombinasyon halinde bir polarize edici ışın ayırıcı yeterli olacaktır.

Bütün bu bileşenler yaygın olarak kullanılan erbiyum katkılı fiber lazerler için ucuzdur. Bu prosedür dayalı bir geri besleme döngüsü birkaç dakika içinde ML bulabilirsiniz. Bu yanıt süresi fiber lazerler arasında, çoğu uygulama için uygun olan ve diğer mevcut teknikler ile karşılaştırılabilir. Aslında, yanıt süresi sinyalinin polarizasyon analiz etmek için kullanılan elektronik ile sınırlıdır. Prosedür similariton ⁹ erbiyum katkılı fiber lazer için kullanılsa da, son olarak, yukarıda sözü edilen donanım veya equivalen kısa sürede bir NPR bazlı fiber lazer kullanılabilirt ilgi dalga boyunda kullanılabilir hale gelir.

Protocol

1. Motorlu PSC dahil bir Fiber ML Fiber Lazer Kurma

1. Aşağıdaki bileşenleri toplayın: Bir tek modlu erbiyum katkılı fiber, bir 980/1550 nm dalgaboyu bölmeli çoklayıcı (WDM), 980/1550 nm WDM 1550 nm izolatör melez bileşeni, 50/50 lif elemanı, fiber polarize, motorlu PSC, iki 980 nm lazer pompa diyotlar, bir 99/1 lif bağlantı ve manuel inline PSC.
2. İstenilen kavite tasarımı ile sığdırmak için erbiyum katkılı fiber ve diğer tüm fiber Pigtailed bileşenleri kesin.
   NOT: sunulmaktadır otomasyon prosedürü doğrusal olmayan polarizasyon dönüş temel fiber lazerler için uygundur. Böyle soliton lazer, gergin-pulse lazer, enerji tüketen soliton lazer ve similariton lazer gibi farklı işletim rejimleri için çalışmalıdır. İkinci rejim bu deneyde kullanılmıştır.
3. Lazer boşluğu oluşturmak için, diyagram (Şekil 3'te gösterildiği üzere boşluğun bileşenlerini birleştirmek için bir lif füzyon ek kullanmak </ Strong> '). Her füzyon splice gerçekleştirmeden önce, temiz lifler izopropil alkolle sona erer ve bir lif balta ile onları parçalamak.
   NOT: Halka boşluğunun, bir motorlu PSC saat yönünde sırayla olan lazerin dahili bileşenler, bir 980/1550 nm WDM, bir erbiyum katkılı fiber, bir 980/1550 nm WDM izolatör melez bileşeni, 50/50 çıktı bağlantı ve lif polarize. dış bileşenler 99/1 lif bağlantı ve (adım 1.7 ve 1.8 de anlatıldığı gibi) manuel satır içi PSC vardır.
   Not: eklemeler boşluğunun diğer bileşenlerle yapılmadan önce yaklaşık olarak 30 cm'lik bir fiber kademeli bir motorlu PSC takılması gerekir. standart tek modlu fiber çalışacaktır, ancak bu kontrol vidaları tarafından uygulanan basınca daha dayanıklı ve böylece daha uzun süre için, poliimid kaplamalı lif kullanımı, bu segment için tavsiye edilir.
4. füzyon splicer kullanarak WDMs pompa lazer diyotlar katılın. Yine, temiz lifler izopropil al ile bitercohol ve her bir füzyon ek yeri yapmadan önce bir lif balta ile bölmek.
5. kendi sıcaklık kontrol ve mevcut sürücüleri lazer diyotlar bağlayın.
6. Kendi sürüş modülüne içi boşluğu motorlu Yao-tipi fiber sıkacağı PSC (Şekil 4) bağlayın ve sonra bir bilgisayarın USB portuna sürüş modülünü bağlayın.
   NOT: Bilgisayarın "Aygıt Yöneticisi" de gösterildiği gibi bu port numarası "COM4" ile tanımlanır.
7. Lazer çıkışında, 50/50 Kuplör bağlantı noktası bir 99/1 bağlayıcı splice henüz bağlanmamış yani.
   NOT:% 99 portu kullanılabilir çıkışıdır. % 1 portu otomasyon prosedüründe polarizasyon durumunu izlemek için kullanılır.
8. % 1 portunun fiber boyunca manuel PSC yerleştirin. Bunu yapmak için, vidayı çıkarın ve PSC açın. uygun yuvaya lif yerleştirin ve sonra onları kendi deliklerine geri vidaları koymak ve vida.
9. Bir açı-cilalı lif co splicennector (manuel PSC sonra)% 1 bağlantı noktası fiber sonunda (APC). Temiz ve lifleri klivaj füzyon splice gerçekleştirmeden önce sona erer.
10. çıplak fiber adaptörü kullanarak optik spektrum analizör (OSA)% 99 çıkışını bağlayın.
    NOT: Daha sonra açıklandığı gibi, OSA görülen optik spektrum lazer ML olup olmadığını kontrol alternatif bir yol sağlayacaktır.
11. Polyimide film bant ile düzgün boşluğunda lifleri ve bileşenleri tüm sabitleyin.
    NOT: lifleri ve parçaları masa titriyor veya fanlar havayı darbe olduğu gibi herhangi bir koşul altında hareket etmesi engellenmelidir. Polyimide film bant lifleri zarar vermemek amacıyla kullanılır.
12. Fiber biraz sıkılmış başlayana kadar içi oyuk PSC basınç vidalarını sıkın.
13. Pompa lazerler diyotlar açın ve lazer diyot üreticisi tarafından belirtilen maksimum değerlere akımları ayarlayın.
14. enstrüman iletişim arayüzü başlatın. "Başınaipherals ve Interface " n 500,3000, SM seçin veya komut" türü "enter" de, sonra. "". üzerine tıklayın "COM4'ı" Soldaki sütun seçin "Aç VISA test paneli". üzerine tıklayın "Giriş / Çıkış ve "Sorgu" butonuna tıklayın. Bu yüzden yaparken PSC. saat yönünde 0,1125 ° 3,000 adımlarla döndürmek için komutları, PSC mekanik durak ulaşır.
15. ve "COM4" test paneli, türü "n SM, 500, -10" nin "ı seçin veya girin komut" in "Sorgu" butonuna tıklayın. PSC, daha sonra yaklaşık 1 ° yönünün döner. ML OSA optik spektrumda bakarak ulaşıldığında olup olmadığını kontrol edin. Optik spektrum yarı maksimum tam genişlikli nanometre bir kaç on (Şekil 5) mertebesinde olduğu zaman ML ulaşılır. ML ulaşıldığında, birefrenjans ve sabit açı tutmak ve 1.18 adıma gidin.
16. ML ulaşılamaması halinde, ML veya maksimum açı attai ya kadar 1.15 tekrarlayınPSC ile nable ulaşılır.
17. PSC maksimum açı ML oluşmadan önce ulaşılırsa, hafifçe basınç vidaları sıkarak PSC birefrenjans artırmak ve tekrar ML almak için gerekli olan 1.14, 1.15 ve 1.16 olarak birçok kez yineleyin.
18. ML ulaşıldığında, kendini başlangıç ​​ML izin asgari değere pompa güçleri azalır. ML kaybolana kadar bunu yapmak için, pompa gücünü azaltmak. Ardından, ML yeniden yapacak küçük değere doğru yavaş yavaş onları geri getirmek. pompaları kapatın ve tekrar geri ve kendisi tarafından lazer modu kilitleri kontrol ediniz. ML istikrarlı ve lazer açıldığında her zaman kendini başlayacak sağlamak için pompa güçleri biraz daha arttırın.

2. Çıkış Sinyali ve Polarizasyon Analizi

1. ticari polarimeter% 1 musluğunu bağlayın.
2. Bir USB bağlantı noktasını kullanarak bilgisayara polarimetre bağlayın.
3. "Seç veya komutunu girin" "COM4" Test panelinin, ty içinde" N SM, 500,3000" pe ve "Sorgu" butonuna tıklayın.
4. Ticari polarimeter kontrol yazılımı çalıştırın ve "Başlat" butonuna tıklayarak polarizasyon ölçümü başlatın.
5. ve "COM4" test paneli, türü "n SM, 500, -10" nin "ı seçin veya girin komut" in "Sorgu" butonuna tıklayın. polarimetre üzerindeki kutuplaşma durumunu gözlemlemek.
6. Adımı yineleyin 2.5 içi oyuk PSC tarafından izin açıların dizi kapsayacak şekilde gerektiği gibi birçok kez. polarizasyon durumu ML aynı anda OSA optik spektrum genişliği izleyerek görülebileceği gibi ulaşıldığında belirli açılarla dışında açısı ile çok düzgün bir şekilde değişir gözlemleyin.
7. Tekrarlayın fonksiyonu olarak S _1, S ₂ ve S ₃ parametreleri Stokes değerlerini kaydetmek, sadece polarizasyon durumunu izlemek yerine, 2.6 ama bu kez 2.3 adımlarıPSC açısının S (Şekil 6). Açıkça bu değerleri görmek için, yazılım menüsünde "Ölçme → Osiloskop" seçin ve S _1, S ₂ ve S ₃ ortalama değerleri arayın. Eş zamanlı optik spektrum izlemek ve lazer ML olduğu açıları kaydedin.

3. Ticari Polarimeter Ölçümler kullanma PSC Uyumunun otomatikleştir bir geri bildirim Döngü Kurma

1. Bilgisayarı Kapat.
2. Bilgisayarın seri bağlantı noktası "COM1" ticari Polarimetrede seri port bağlayın. Bilgisayarı ve polarimetre yeniden başlatın.
3. "COM1" ve "COM4" üzerinden motorlu PSC kumanda üzerinden Polarimetrede okuma sağlayacak grafiksel programlama dili arabirimi (GPLI) başlatın.
4. GPLI olarak, "Boş VI" üzerine tıklayın. Ardından, "Pencere seçeneğini →Çini Sol ve Sağ ".
   NOT: ekranı iki bölüme ayrılır edilecektir. blok şeması sağda görüntülenir. Farklı simgeleri ile ilişkili farklı fonksiyonları kullanarak komut dosyası oluşturmak için kullanılır. Ön panel solda görüntülenir. Komutları ve script çalışan ölçümleri görüntülemek için kullanılır.
5. GPLI blok diyagramı penceresinde, ML otomasyon komut geliştirilmesi ticari polarimetre ile birlikte kullanılmak üzere (bakınız Şekil 7).
   Not: Bu komut polarimeter gelen S ₁ okur ve geri bildirim sağlamak ve ML giden PSC açı düzgün hizalama ulaşmak için değerini kullanır. ML tespit açısı değiştirilebilir olarak S ₁ değişimi bir süreksizlik arayarak elde edilir.
   Not: "COM4" üzerinden PSC kontrol etmek için kullanılan komutları adım 2.3 ve 2.5 sunulan olanlar ile aynıdır. Komut S ₁ okumak için
6. "Kaydet → Dosya" tıklayarak komut dosyasını kaydedin ve sonra "→" butonuna tıklayarak çalıştırın. PSC geri mekanik durma konumuna getirilir, o zaman bunun geliştikçe S ₁ değerini gösteren ulaşıldığında, yaklaşık 1 ° ML kadar aşağıdaki adımlarla döner.

4. Rudimentary ev yapımı Polarizasyon Analyzer Bina

1. GPIB arabirimini kullanarak bilgisayara bir osiloskop bağlayın.
2. Bir optik bankta bir polarize ışın ayırıcı küp (PBS) koyun.
3. PBS (Şekil 8) ile üç FC / APC fiber optik bağlantı noktası kolimatörlere ayarlayın.
   NOT: limanlarından biri girişidir. Diğer iki sinyalin x ve y polarizasyon bileşenleri için çıkışlar vardır.
4. İlk çıkışa fiber Pigtailed InGaAs PIN fotodiyot bağlayın.
5. Bir trans-impeda için fotodiyot bağlayınnce devresi (Şekil 9).
6. osiloskop kanal 1'e devrenin elektrik çıkışını bağlayın.
7. trans-empedans devresi açın.
8. "SOU ch1: İBB measu;" GPLI olarak, komutları kullanarak GPIB bağlantısıyla osiloskopun kanal 1 gerilimin ortalama değerini okumak osiloskopun kanal 1 seçmek için, "measu: İBB: Ortalama TİP;" ölçümü tanımlamak için ortalama bir gerilim olmak ": İBB: measu? VAL" ": IMM: measu UNI?" Nihayet değerini almak ve Ölçü birimlerini elde etmek. "Kaydet → Dosya" tıklayarak komut dosyasını kaydedin ve sonra "→" butonuna tıklayarak çalıştırın.
9. PBS giriş limanında lazer% 1 çıkışını ve keyfi bir pompa gücünde lazer açın. Bu girişe bir 1550 nm optik sinyali gönderir.
10. İlk çıkışta ortalama voltajı ölçün. Sonra, lif-Pigtailed fotodiyot kesin ve yerineticari bir güç metreyle. Bu çıkışta optik güç ölçün.
11. Adımı yineleyin 4.10 giriş optik sinyalin gücünü değişen süre. gerilim optik güç ile doğrusal değişmelidir. Bu doğrusal ilişkinin katsayılarını bulun.
    NOT: Bu ilişki ölçülen voltaj _pX elde edilmesi için Adım 4.20 kullanılacaktır.
12. PBS ikinci çıkışına ikinci fiber Pigtailed InGaAs PIN fotodiyot bağlayın.
13. İkinci bir trans-empedans devresine fotodiyot bağlayın.
14. osiloskop kanal 2'ye devrenin elektrik çıkışını bağlayın.
15. trans-empedans devresi açın.
16. "SOU ch2: İBB measu;" GPLI olarak, komutları kullanarak GPIB bağlantısıyla osiloskopun kanalı 2 gerilimin ortalama değerini okumak osiloskopun kanalı 2 seçmek için, "measu: İBB: Ortalama TİP;" İBB: VAL ortalama gerilim, "measu olmak ölçümü tanımlamak için?4; ": IMM: measu UNI?" Nihayet değerini almak ve Ölçü birimlerini elde etmek. "Kaydet → Dosya" tıklayarak komut dosyasını kaydedin ve sonra "→" butonuna tıklayarak çalıştırın.
17. keyfi bir pompa gücünde lazer açın.
18. İkinci çıkışta ortalama voltajı ölçün. Sonra, lif-Pigtailed fotodiyot ayırın ve ticari bir güç metre ile değiştirin. Bu çıkışta optik güç ölçün.
19. Adımı yineleyin 4.18 giriş optik sinyalin gücünü değişen süre. gerilim optik güç ile doğrusal olarak değişir emin olun.
    NOT: Bu doğrusal ilişki katsayılarını bulun. Bu ilişki, ölçülen voltaj P _y elde edilmesi için Adım 4.20 kullanılacaktır.
20. P _y ölçmek için ikinci bir dedektör kurduktan sonra, (S ₁ = olarak tanımlanan ilk Stokes parametresi S ₁ hesaplamak için GPLI kullanın _x - P _y) / (P _x + P _y). Ev yapımı ilkel polarizasyon analizörü artık kullanıma hazırdır.

5. Otomasyon Sürecinde ev yapımı Polarizasyon Analyzer tarafından Ticari polarimeter değiştirilmesi

1. (Adım 4.9 yapıldığı gibi), ev yapımı polarizasyon analizörü girişine lazer% 1 çıkışını bağlayın.
2. Ev yapımı polarizasyon analizörü (yerine ticari polarimetre) kullanarak adım 2.7 yineleyerek PSC (Şekil 10) açısının bir fonksiyonu olarak ilk Stokes parametresi S ₁ ölçün. Otomatik olarak her aşamada güncellenmesi S ₁ grafiği gözlemleyin. ML oluştuğunda (ticari polarimetre kullanırken bu durumda) S ₁ değerinde süreksiz bir sıçramaya dikkat edin.
   NOT: Bu görevi otomatı gerçekleştirmek için bir GPLI komut dosyası kullanically. Bu script 1 ° adımlarla PSC açısı değişir (komutunu kullanarak "SM, 500, -10 n" gönderilen "COM4") ve ev yapımı den S ₁ değerini okur bir döngü dayanmaktadır her aşamada kutuplaşma analizörü.
3. Bunun yerine ticari polarimeter tarafından verilen değeri kullanarak, yani 3.5 o geliştirilen komut dosyasını değiştirin, ev yapımı polarizasyon analizörü P _x ve P _y alır ve sonra hesaplar S ₁ = (P _x P _y) / (P _x + P _y).
4. 3.6 adıma benzer bir şekilde otomatik olarak lazer ML ev yapımı polarizasyon analizörü dayalı yeni komut dosyası kullan.

Representative Results

NPR mod-kilitli fiber lazerler gibi Q-anahtarlı bakliyat ^10, tutarlı ML bakliyat, gürültü gibi bakliyat, ML bakliyat bağlı devletler, harmonik ML ve ML ¹¹ bakliyat etkileşim karmaşık yapılar olarak darbe rejimlerinin büyük bir çeşitlilik sağlamak için bilinir. PSC çift kırılma ML elde edebilmek için tespit edildi sonra burada tarif edilen lazer, pompa gücü nispeten tek darbe ML eşiğine yakın olması ayarlandı. Böylece, rekabet rejimlerin sayısının en aza indirilmiştir. Bu pompa gücü ve PSC açısına bağlı olarak, lazer farklı rejimleri (Şekil 5), ancak hiçbir multi-darbe rejimi sundu. Gürültü benzeri darbeler ^12,13 nedeniyle tek bir standart ML darbe bulunmuştur kez sabit tutuldu kavite liflerin ön ayarına kaçınıldı. Aslında, kavite tasarımı da bu açıdan belki de önemli olduğunu, ancak bu yönü h iyice araştırıldı değildiere. Sonuç olarak, geriye kalan tek rejimler sürekli dalga emisyon (CW), Q-anahtarlı emisyon ve tek bir tutarlı darbe ile istikrarlı bir ML idi. Sürekli dalga (CW) ve Q-anahtarlı rejimler, dar çizgiler (1 nm ya da öylesine, bazen optik spektrum analizör kararı ile sınırlıdır) görülür. Bu spektrumlar 30 nm veya daha fazla mertebesinde yarı maksimum tam genişlik ML rejimi geniş spektrumlu karşılaştırılmalıdır. hızlı fotodiyot üzerine, CW Q-anahtarlama (3.5 mikro-sn burada) birkaç mikrosaniye mertebesinde bir tekrarlama oranı ile bir darbe tren gösterir ve ML birkaç bir tekrarlama oranı ile çok daha hızlı bir darbe tren gibi görünür, neredeyse hiç farklılıklar göstermektedir lazer boşluğunun gidiş dönüş süresine tekabül nanosaniye onlarca (burada 12.2 nsn) ile nano. Bir otokorelasyon iz kullanıldığında Q-anahtarlı rejim çok daha uzun bir süre ve çok daha düşük bir tepe gücü darbeleri üretir, çünkü sadece ML rejimi darbeleri varlığını gösterir. otokorelasyon izML rejiminde varsayarak yalnızca tek bir uyumlu ML darbe 100'e yakın FSEC bir FWHM süresi mevcut olduğu sonucuna olan 156 FSEC bir genişliği olan tek bir pik (110 FSEC varsayarak, bir Gaus palsı şekli ve FSEC 101 gösterir kare sekant hiperbolik darbe şekli).

Teoride ⁷ beklendiği gibi içi oyuk PSC (Şekil 6) açısının bir fonksiyonu tipik bir sonuç vermiştir olarak Stokes ölçümü parametreler. ML ulaşıldığında her Stokes parametresi aniden değiştiğine dikkat edin. Sonuç olarak, sadece bir tanesi bir ölçümü, S _1, ML algılamak için gerekli olduğunu söylüyorlar. istikrarlı ML ile örtüşmemektedir belirli bir parametrenin değeri bir devamsızlık bazen görülmektedir unutmayın. Aslında, lazer bazen CW, kaotik bir şekilde Q-anahtarlı ve ML rejimler arasındaki gerçekten hızlı bir şekilde vardiya kararsız bir rejimi ulaşabilir. Bu durumlarda, değerStokes parametrelerinin ler zamanla önemli ölçüde değişebilir. Bu varyasyonlar grafikte hata çubukları olarak görünür. Varyasyonlar diğerlerinden bazı bölgelerde daha önemli olduğu görülmektedir. Ancak, istikrarlı ML rejimlerde, varyasyonlar gerçekten küçük. Bu Stokes parametrelerinin zamansal değişimi ML gerçekten ulaşılırsa veya süreksiz atlama tespit edilmiştir değil sonra doğrulamak için tamamlayıcı bir kriter olarak kullanılabilir düşündürmektedir.

Bir önceki analiz lazer otomasyon belirli bir Stokes parametrenin bir devamsızlık için arama dayalı olabilir sonucuna götürür. S ₁ burada seçildi. Bir "süreksizlik" olarak tanımlanan S ₁ değişimi önsel keyfidir. Ölçümlere göre (Şekil 6), S _1, genellikle 0.1 olarak daha küçük aşamalarla değiştiği bulunmuşturaçı 1 ° değiştirilir. o 0.6 göre değişir nerede ML ulaşıldığında tek istisna değildir. Bu nedenle 0,3 süreksizlik eşiğini düzeltmek için karar verildi. Burada sunulan otomasyon bir prosedür (Şekil 7) şartıyla dayanır. Rutin aksi başlar CW ML önde gelen devamsızlık bulunacaktır zaman rutin durur ve lazer CW yayan sona erecek zaman lazer ML durumda olmamalıdır. Bu kısıt sorunlu değil ML veren açıların aralığı PSC dizi ile karşılaştırıldığında küçük olduğundan. Rutin devreye girdiğinde ML gerçekten uzak bir açıyla PSC konumlandırmak ve böylece kolaydır. Burada, PSC mekanik durağı daha hareketli önler minimum açı getirildi. Bu pozisyonda, lazer ML değildi. Bu koşullar altında, rutin çok iyi çalışır. Bir kaç dakika içinde ML bulur. Bu durumda, hızlı çoğunlukla ticari p arasında gerekli iletişim zaman ile sınırlıdırolarimeter ve açı olarak bilgisayar süpürülür.

Ev yapımı polarizasyon analizörü (Şekil 10) ile ölçüldüğünde, PSC açısının bir fonksiyonu olarak S ₁ eğrisi ticari polarimetre (Şekil 6) ile ölçülen eğrisinden farklıdır. Bu, her iki araçların x ve y eksenleri mutlaka uyuşmuyorsa gerçeği kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, ML ulaşıldığında S ₁ ani geçişi açıkça iki durumda görülmektedir. Aslında, S ₁ davranışı, ticari polarimetre ile ölçülen S ₂ ve S ₃ ML ulaşıldığında üç parametre aynı süreksizliği yaşanmadığını ortaya koymuştur. Bu gösteriyor ki sadece polarizat önce polarize ışın ayırıcı veya manuel PSC eşdeğer, yerleştirme yönünde bir değişiklikiyon analizörü geçiş daha ani ve tespit etmek daha kolay yapımında yardımcı olabilir. Aslında, bu, ML geçiş manuel PSC geçiş daha net görünmesi için ayarlandı çünkü ev yapımı polarizasyon analizörü ile görmek daha kolaydır burada tam olarak ne olduğunu. otomasyon prosedürü daha sonra ulaşmak için daha kolaydır.

Ev yapımı polarizasyon analizörü ile otomasyon gerçekten iyi çalışıyor. ML birkaç dakika içinde bulunur. fotodiyot gerilimlerinin okumaları ticari Polarimetrede okumaları daha hızlı olduğu için, aslında, ev yapımı polarizasyon analizörü daha iyi bir performans sergiliyor.

Şekil 1:. Doğrusal olmayan polarizasyon rotasyonu dayalı ML sinyal ilk lineer th tarafından eliptik polarizasyon durumuna polarize polarize ve sonra dönüşüre PSC. Nedeniyle lazer boşluğunda lif nonlineer optik Kerr için, polarizasyon elips sinyalin gücüne orantılı ana eksenin bir rotasyon uğrar. Sonunda polarize polarizasyon sadece düşey bileşeni iletir yana PSC açısı doğru ayarlanmış ise, iletim sinyalinin gücüne bağlıdır ve gürültüsünden uzak bir darbe oluşumunu teşvik olabilir. Bir büyük görmek için tıklayınız Bu rakamın sürümü.

Şekil 2:. Polarizasyon analizörü pozisyonu belirli bir ortalama güç için, bir nabız sürekli dalga (CW) sinyali daha büyük bir zirve güce sahip olacak ve daha geniş bir doğrusal olmayan polarizasyon rotasyonu uğrayacaktır. Sadece polarize, ayrımcılık arasında önce analizörü konumlandırarak polarizasyon durumları boşluğunda bir darbenin varlığı tespit sağlayacaktır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3:. Fiber lazer halkası boşluğu lazer tek modlu fiber optik (mavi), bir kazanç lif (yeşil), bir izolatör, bir polarize, bir bilgisayar arayüzü üzerinden PSC ayarlanabilen içeren bir halka boşluğu olmalıdır. çıkış bağlantı sadece polarize önce yer almalıdır. Son olarak, çıkış sinyalinin% 1 sinyal polarizasyonu ve çıkış sinyalinin% 99 durumunu izlemek için aday olan mevcut kalır. polarizasyon analizörü bir elektrik kablosu (siyah) üzerinden motorlu PSC (açık kırmızı) açısını ayarlayan bir bilgisayarda programlanmış bir kontrol döngüsü geri bildirim sağlar.ps: //www.jove.com/files/ftp_upload/53679/53679fig3large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4:. Bir motorlu fiber sıkacağı PSC PSC çiftkırılma soldaki vida basıncı ile sabittir. PSC açısı sağda elektronik kontrollü motor ile ayarlanır. Elektrik kablosu, bir bilgisayar arayüzü sistemi bağlanır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 5: Bir optik spektrum analizör ile ML algılama optik spektrumda gözlenen lazerin farklı rejimleri.Soldaki analizörü, ortada bir hızlı fotodiyot ve bir sağ autocorrelator üzerinde (varsa): yarı-CW ile birden dalga boyları (mavi), Q-anahtarlı CW (yeşil) ve ML (kırmızı). ML rejiminde spektrum diğerlerine göre daha geniş ve onun dechirped otokorelasyon iz 156 FSEC ve nispeten dar bir kaide FWHM ile tek bir pik gösterir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 6:. PSC açısı ve ML bölgelerinin fonksiyonları olarak Stokes parametrelerinin değeri mavi eğrileri tipik bir durum için 0.2 saniyelik aralıklarla alınan 5 ölçümlerin üzerinde her Stokes parametresinin ortalama değeri vardır. Hata çubukları ölçümlerin standart sapmasını temsil eder ve stabilitesini göstermektedir Belirli bir PSC açı lazer. PSC açısı değişik olduğu için, Stokes parametrelerin değerleri mL (şekil üzerinde kırmızı alanlar) ulaşıldığında ile sürekli bir şekilde değişir. Bu durumda, değerleri ML algılamak için kullanılan ani bir değişim yaşanmadığını. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 7:.. Otomatik ML almak için PSC hizalamak için bir rutin Bu akış şeması ML almak için polarizasyon devlet kontrolörü (PSC) hizasını otomatikleştirmek için kullanılan basit rutin gösteren bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

8 "src =" / files / ftp_upload / 53679 / 53679fig8.jpg "/>
Şekil 8: Ev yapımı kutuplaşma analizörü S ₁ ölçme ışın ayırıcı polarize bir serbest alan sinyalinin x ve y-polarizasyon bileşenleri böler.. Bu bileşenler, ilk Stokes parametresi S ₁ = hesaplamak için izin iki fotodiyotlar böylece her kutuplaşmanın güçler P _x P _y ölçme ayrı gönderilir. (P _x - P _y) / (P _x + P _y) tıklayınız Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için.

Şekil 9: TransHer fotodiyot için Empedansı amplifikatör devresi. InGaAs photodiode 1550 nm sinyali algılar. Bir operasyon yükselticisinin, bir direnç ve bir kapasitör bağlanır. Kondansatörün bir rol şu ana devrenin, bir elektrik salınım yakalanma riskini azaltma devresinin bant genişliği azaltmaktır. Ortalama değer bir ticari optik güç-metre ile kalibrasyon sayesinde optik ortalama güç haline ondan okuyabilir ve dönüştürülmüş olacak gibi voltaj değeri osiloskop tarafından ortalaması alınır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 10: yapımı polarizasyon analizörü kullanılarak PSC açısının bir fonksiyonu olarak, ilk Stokes parametresinin değeri S davranışı.₁ lazer tipik bir durum için ML ulaştığı açıyla tipik ani geçiş gösterir. Bu aynı zamanda ticari polarimetre ile görüldü. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Discussion

Çıkış kutuplaşma ölçümlerine dayanarak bir geri besleme döngüsü kullanarak NPR fiber halka lazer ML otomatikleştirmek mümkün olduğu gösterilmiştir. Bu görevi gerçekleştirmek için o boşluğunda ayarlanabilir PSC eklemek için çok önemlidir. Boşluğunun çıkış bağlantı CW sinyali polarizasyon devlet ve darbe sinyali (Şekil 2) arasında bir fark görmek için sadece polarize önce yer almalıdır. ML bulunabilir, böylece PSC dalgalanma aralığı önceden ayarlanması gerekir ve pompa güç boşluğunun tek bir darbe almak ve oluşabilecek rekabet rejimlerin sayısını en aza indirmek için tek darbe ML yakın eşiği ayarlanmalıdır. ML rejimi deney sırasında her zaman belirli bir yönde aynı açıyı oldu süpürme otomatik olarak bulundu açıklıyor. ML algılamak için çıkışta ölçülen parametre S _1'dir. Bu parametre içi oyuk PSC açısı sw sürekli olarak değişirEPT. Bunun tek istisnası ML ulaşıldığında, S ₁ değeri daha sonra bir devamsızlığı uğrar olduğunu. küçük açı artışlarını yapmak imkanı burada önemlidir. Büyük artışlarla kullanılırsa bu ani sıçrama ve "normal" bir varyasyon ayırt etmek zor hale gelebilir. ML giden açıların küçük aralığı da farkında olmadan üzerine basılmaması olabilir. küçük artış ayrıca sistem ML aralığında herhangi bir yerde düşmek ama hep bakliyat hep aynı optik spektrum var bu bölgenin kenar algılamaz, çünkü ML devlet her zaman aynı olmasını sağlar. Bu prosedürün tekrarlanabilirlik ve üretilen bakliyat parametrelerini sağlamak tek bariz yoludur.

Yukarıdaki kritik noktaları dikkate alınmıştır varsayarsak, tespitini ve otomasyon S ₁ değerini sağlayan bir ev yapımı polarizasyon analizörü oluşturmak ve izin vermek mümkünML. Burada önerilen kurulum iki fotodiyotlar ile birlikte ışın ayırıcı küp polarize bir serbest alan yapıldı. Bir alternatif bir fiber tabanlı polarizasyon ışın ayırıcı kullanmak olacaktır. Hiçbir hizalama gerekli olacak ve bir all-lif kurulum olacaktır. Bir osiloskop bir GPIB portu üzerinden kolayca onunla iletişim kurmak için fotodiyot gerilimleri elde etmek için kullanılan unutmayın. USB voltmetre veya bir ev yapımı elektronik devre kullanımı cihazının maliyetini azaltabilir.

Burada sunulan teknik NPR elyaf mod-kilitli lazerler için çalışmak üzere tasarlanmıştır. uygulamak için, bir ML elde edebilmek için önceden ayarlandı nispeten sabit bir boşluk tasarımı ile çalışmak gerekmektedir. yalnızca tek bir parametre ML aramak için değiştirilebilir olması tekniğinin genelliği sınırlar. kavite lifleri çift kırma tanıtmak, örneğin, tarafından tedirgin edilirse, sistem telafi ve pertürbasyon küçük olduğunda ML bulmak mümkün olacak. However, PSC kendi çift kırılma ⁷ sabit olduğundan boşluğunun çiftkırılım büyük bir değişiklik telafi etmek mümkün olmayacaktır. Bu anlamda, bu teknik Hellwig ve ark sunulan biri olarak genel olarak kabul edilemez. ^3.. Örneğin ANDRAL ve ark., ⁶ ile tarif edildiği gibi aynı zamanda, özel bir PSC açısı kontrolü ile kombinasyon halinde burada kullanılan çıkışında S ₁ basit karakterizasyonu lazer emisyonu tüm olası rejimlerinin keşif izin vermez. Ayrıca, ML algılama tekniği gürültü benzeri bakliyat ^11, tutarlı ML bakliyat ve çoklu-bakliyat rejimler arasında ayrım olamaz burada sundu. kavite liflerin ön ayarlama, pompa gücü ve PSC çiftkırılma böylece dikkatle bu tek tutarlı ML bakliyat yerine gürültü benzeri bakliyat ya da birden fazla bakliyat rejimlerin oluşturacak sağlamak için yapılmalıdır.

belirtildiği gibigiriş, diğer ML mekanizmaları vardır ve bazıları uyum gerekmez. Hepsi bazı artıları ve eksileri var. Doğrusal olmayan döngü dayalı ML ¹⁴ boşluğu içindeki lif ekstra uzunluğu gerektirir ve yüksek tekrarlama oranı lazerler ¹⁵ için uygun olmayabilir yansıtır. Doyurulabilir emicilerin dayalı ML ¹⁶ aynaları özel tasarım gücü ve söz konusu lazer spektral özelliklerine uygun aynalar gerektirir. NPR ML mekanizması en yaygın nedeni ile basitlik etkinliği ve düşük uygulama kullanılabilir kalır.

şimdi ML oluşur sağlamak için kullanıcının müdahalesi gerektirmeden ticari sistemlerde kullanılabilir nedeniyle uyum otomasyon NPR daha da ilginç bir seçenek haline getiriyor. hizalamayı otomatikleştirmek için teknik burada sunulan normal şartlarda ML almak için yeterlidir ve uygulamak kolaydır. Birkaç düşük maliyetli bileşenleri ve pahalı Instr gerektirirBöyle bir optik spektrum analizörü ya da bir RF-spektrum analizörü olarak uments. boşluğu tasarımı çıkış polarizasyon ölçümlere dayanır yana değiştirilebilir zorunda değildir. Aslında, çıkış sadece bir kısmını izlenmesi için aday ve geri kalan kısmı, devam etmekte olan bir uygulama için de kullanılabilir.

Diğer bir deyişle, lazer ayar işlemine devam etmek bağlantısının kesilmesine gerek yoktur. İkinci olarak, gerekli olan ortalama güç bir% 1 izleme kademe yeterli olduğu kadar küçüktür. Bu etkili olarak izlenmesi için önemli ölçüde daha büyük bir kısmını gerektirir gibi, ikinci jenerasyon veya -harmonic iki foton emilimi lineer olmayan işlemler göre ML algılama teknikleri ile tezat teşkil etmektedir. Son olarak, bu teknik gerektirdiğinden sadece parametre S ₁ ölçülecek Stokes, orada polarizasyon durumunun tam bir karakterizasyonu için gerek yoktur ve bu sistem daha basit ve daha ucuz hale İlktasarım ve inşa.

Bu teknik akılda hedefi ile ticari fiber lazerler için çok uygundur ve kendi performansını artırmak için daha fazla geliştirilebilir. Farklı dalga boylarında fiber lazerler uygulamak için de ilginç olacak. Burada bir erbiyum katkılı fiber lazer kullanılan ancak gerekli tüm ekipman hazır olduğundan bu iterbiyum-katkılı fiber lazerler kolayca aktarılabilir oldu. Bu konvansiyonel olmayan dalga boyunda çalışan lazerlere için daha zorlu hale gelebilir ama kesinlikle mümkündür. Daha test gibi soliton lazer, gergin-pulse lazer, similariton lazer ve enerji tüketen soliton lazer gibi farklı dağılım rejimlerine uygulanabilirliğini doğrulamak için gereklidir.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bare-Fiber adaptor	Bullet	NGB-14
Drop-in polarization controller	General Photonics Corp.	Polarite PLC-006	Manual polarization controller.
DSP In-line polarimeter	General Photonics Corp.	POD-101D PolaDetect	Polarimeter with USB/serial computer connectivity.
Fiber Cleaver	Fitel	S323
FiberPort	Thorlabs Inc.	PAF-X-2-C
Fixed Fiber-to-Fiber Coupler Bench	Thorlabs Inc.	FBC-1550-APC	Any optical bench could be used. A 3-way bench would even be better.
Fusion Splicer	Fujikura	FSM-40PM
High resolution all fiber polarization controller	Giga Concept Inc.	GIG-2201-1300	All-fiber motorized polarization controller with USB computer connectivity.
InGaAs PIN PD module	Optoway	PD-1310	Pigtailed photodiode.
Instrument communication interface	National Instruments	NI MAX	It comes packaged with National Instruments drivers (NI-VISA, NI-DAQmx, etc.)
Operational amplifier	Texas Instruments	TLO81ACP
Optical Powermeter	Newport	818-IS-1 with 1835-C
Optical spectrum analyzer	Anritsu	MS9710C
Oscilloscope	Tektronix	TDS2022	Oscilloscope with GPIB computer connectivity.
Polarizing beamsplitter module	Thorlabs Inc.	PSCLB-VL-1550
Polyimide Film Tape	3M	5413	Tape to fix the components on the table without damaging the fibers.
Graphical programming language interface (GPLI)	National Instruments	LabVIEW	Interface to program in G Programming Language and communicate with laboratory instruments.
Polarimeter controlling software	General Photonics Corp.	PolaView	Comes with the polarimeter General Photonics POD-101D.