आउटपुट ध्रुवीकरण माप के माध्यम से एक nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन फाइबर लेजर में मोड लॉकिंग का स्वचालन

1Centre d'optique, photonique et laser, Université Laval, 2Département de physique, Cégep Garneau
Published 2/28/2016
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Engineering

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Olivier, M., Gagnon, M. D., Habel, J. Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements. J. Vis. Exp. (108), e53679, doi:10.3791/53679 (2016).

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Abstract

जब एक लेजर मोड बंद है, यह लेजर गुहा लंबाई से निर्धारित पुनरावृत्ति दर पर अति लघु दालों की एक ट्रेन का उत्सर्जन करता है। यह लेख एक पूर्व समायोजित nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन फाइबर लेजर मोड में ताला मजबूर करने के लिए एक नया और कम खर्चीली प्रक्रिया की रूपरेखा। इस प्रक्रिया के उत्पादन ध्रुवीकरण राज्य में अचानक परिवर्तन का पता लगाने के आधार पर जब मोड ताला लगा होता है। यह परिवर्तन क्रम में मोड ताला की स्थिति पता लगाने के लिए अंतर-गुहा ध्रुवीकरण नियंत्रक के संरेखण कमान करने के लिए प्रयोग किया जाता है। अधिक विशेष रूप से, पहले स्टोक्स पैरामीटर का मान जब ध्रुवीकरण नियंत्रक के कोण बह रहा है बदलता है और, इसके अलावा, यह एक अचानक बदलाव आए जब लेजर मोड बंद राज्य में प्रवेश करती है। इस अचानक बदलाव निगरानी के लिए एक व्यावहारिक आसान करने के लिए पता लगाने के संकेत है कि ध्रुवीकरण नियंत्रक के संरेखण कमान और मोड लॉकिंग की ओर लेजर ड्राइव करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यह निगरानी एक छोटे से हिस्से को खिलाने से हासिल की हैएक विश्लेषक ध्रुवीकरण करने के लिए संकेत के पहले स्टोक्स पैरामीटर को मापने। अचानक एक विश्लेषक से इस पैरामीटर के बाहर पढ़ने में परिवर्तन घटित होगा जब लेजर मोड बंद राज्य में प्रवेश करती है। इस पल में, ध्रुवीकरण नियंत्रक के लिए आवश्यक कोण तय रखा है। संरेखण पूरा हो गया है। इस प्रक्रिया को स्वचालित मौजूदा प्रक्रियाओं है कि इस तरह के एक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम विश्लेषक, एक आरएफ स्पेक्ट्रम विश्लेषक, एक photodiode एक इलेक्ट्रॉनिक पल्स-काउंटर या एक nonlinear का पता लगाने के दो photon अवशोषण या दूसरे हार्मोनिक पीढ़ी पर आधारित इस योजना से जुड़ा के रूप में उपकरण का उपयोग करने के लिए एक वैकल्पिक तरीका प्रदान करता है। यह nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन से बंद कर दिया लेज़रों मोड के लिए उपयुक्त है। इसे लागू करने के लिए अपेक्षाकृत आसान है, यह विशेष रूप से 1550 एनएम के तरंग दैर्ध्य में सस्ता साधन की आवश्यकता है, और यह उत्पादन और ऑपरेशन उपर्युक्त तकनीकों की तुलना में लागत खर्च को कम करती है।

Introduction

इस लेख का उद्देश्य nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन फाइबर लेजर मोड में ताला (माले) पाने के लिए एक स्वचालन संरेखण प्रक्रिया मौजूद है। लेजर के उत्पादन में संकेत के ध्रुवीकरण को मापने और फिर सेटिंग अप एक आत्म नियंत्रण प्रणाली शुरू होने से माले के लिए मिल द्वारा एमएल शासन का पता लगाने: यह प्रक्रिया दो आवश्यक कदम पर आधारित है।

फाइबर लेजर आजकल प्रकाशिकी में एक महत्वपूर्ण उपकरण बन गए हैं। वे सुसंगत लगभग अवरक्त प्रकाश की एक कुशल स्रोत हैं और वे अब विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के मध्य अवरक्त भाग में विस्तार कर रहे हैं। उनके कम लागत और उपयोग में आसानी उन्हें इस तरह के ठोस राज्य पराबैंगनीकिरण के रूप में सुसंगत प्रकाश के अन्य स्रोतों के लिए एक आकर्षक विकल्प बना दिया है। फाइबर लेजर भी ultrashort दालों (100 FSEC या कम) जब एक एमएल तंत्र फाइबर गुहा में डाला जाता है प्रदान कर सकते हैं। वहाँ कई मायनों में इस तरह के nonlinear पाश दर्पण और saturable अवशोषक के रूप में इस एमएल तंत्र डिजाइन करने के लिए कर रहे हैं। इनमें से एक, च व्यापक रूप से इस्तेमालया अपनी सादगी, संकेत 1,2 के nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन (एनपीआर) पर आधारित है। यह सच है कि संकेत के ध्रुवीकरण अंडाकार इसकी तीव्रता करने के लिए एक रोटेशन आनुपातिक से होकर गुजरती है, क्योंकि यह लेजर गुहा के तंतुओं में प्रसारित उपयोग करता है। गुहा में एक polarizer डालने से, इस एनपीआर संकेत के एक गोल यात्रा के दौरान तीव्रता पर निर्भर नुकसान होता है।

लेजर ध्रुवीकरण तो राज्य को नियंत्रित करने से माले के लिए मजबूर किया जा सकता है। प्रभावी ढंग से, संकेत के उच्च शक्ति भागों घाटा (चित्रा 1) को कम करने के अधीन हो जाएगा और जब लेजर पर बदल दिया और एक कम शक्ति शोर संकेत से शुरू होता है यह अंततः प्रकाश की ultrashort दालों के गठन के लिए नेतृत्व करेंगे। हालांकि, इस पद्धति का दोष यह है कि ध्रुवीकरण राज्य नियंत्रक (पीएससी) ठीक एमएल पाने के लिए गठबंधन किया जाना चाहिए है। आमतौर पर, एक ऑपरेटर के लिए एक तेजी से पी के साथ पीएससी की स्थिति बदलती और लेजर के उत्पादन में संकेत का विश्लेषण करके मैन्युअल एमएल पाता हैhotodiode, एक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम विश्लेषक या एक nonlinear ऑप्टिकल ऑटो correlator। जैसे ही दालों के उत्सर्जन का पता चला है, ऑपरेटर पीएससी की स्थिति बदलती के बाद से लेजर एमएल है बंद हो जाता है। जाहिर स्वयं शुरू करने के लिए लेजर हो रही स्वचालित रूप से दक्षता में एक महत्वपूर्ण लाभ के लिए होता है। यह विशेष रूप से सच है जब लेजर संरेखण या गुहा विन्यास के बाद ऑपरेटर फिर से और फिर संरेखण प्रक्रिया से गुजरना होता है बदलते perturbations के अधीन है। पिछले दशक में, अलग-अलग तरीकों से इस स्वचालन प्राप्त करने के लिए प्रस्तावित किया गया है। हेलविग एट अल। 3 एमएल पता लगाने के लिए एक सब-डिवीजन फाइबर के-आयाम Polarimeter के साथ संकेत के ध्रुवीकरण राज्य का एक पूरा विश्लेषण के साथ संयोजन में ध्रुवीकरण को नियंत्रित करने के पीजो इलेक्ट्रिक squeezers इस्तेमाल किया। Radnarotov एट अल। 4 आरएफ स्पेक्ट्रम के आधार पर माले का पता लगाने के एक विश्लेषण के साथ प्रयोग किया लिक्विड क्रिस्टल प्लेट पीएससी। शेन एट अल। 5 का इस्तेमाल किया पीजो इलेक्ट्रिक squeezersध्रुवीकरण और एमएल पता लगाने के लिए एक photodiode / उच्च गति काउंटर प्रणाली को नियंत्रित करने। अभी हाल ही में एक विकासवादी एल्गोरिथ्म पर आधारित एक रणनीति पेश किया गया, जिसमें पता लगाने के एक intensimetric दूसरे क्रम autocorrelator और एक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम विश्लेषक के साथ संयोजन में एक उच्च बैंडविड्थ photodiode द्वारा प्रदान की जाती है। नियंत्रण तो गुहा 6 अंदर दो इलेक्ट्रॉनिक रूप से संचालित पीएससी के साथ किया जाता है।

यह लेख लेजर एमएल के लिए फाइबर के लिए मजबूर एक स्वचालन तकनीक मिलीलीटर और उसके आवेदन का पता लगाने के लिए एक अभिनव तरीका बताता है। लेजर के एमएल का पता लगाने का विश्लेषण कैसे संकेत के उत्पादन में ध्रुवीकरण राज्य के रूप में पीएससी के कोण बह रहा है बदलता है द्वारा हासिल की है। के रूप में दिखाया जाएगा, एमएल के लिए संक्रमण ध्रुवीकरण राज्य उत्पादन में संकेत के स्टोक्स मानकों में से एक को मापने के द्वारा detectable में अचानक परिवर्तन के साथ जुड़ा हुआ है। तथ्य यह है कि एक नाड़ी एक सीडब्ल्यू संकेत से भी अधिक तीव्र है और एक अधिक महत्वपूर्ण एनपीआर ऍक्स्प से गुजरना होगाइस परिवर्तन lains। चूंकि लेजर के उत्पादन में तुरंत गुहा में polarizer से पहले स्थित है, इस स्थान पर एक नाड़ी के ध्रुवीकरण राज्य के एक सीडब्ल्यू संकेत के ध्रुवीकरण राज्य (चित्रा 2) से अलग है और एमएल राज्य भेदभाव करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा। इस प्रक्रिया है और इसके पहले प्रायोगिक कार्यान्वयन के सैद्धांतिक पहलुओं ओलिवर एट अल में प्रस्तुत किए गए। 7। इस अनुच्छेद में, जोर प्रक्रिया, अपनी सीमाओं और अपने फायदे के तकनीकी पहलुओं पर होगा।

इस तकनीक को लागू करने के लिए अपेक्षाकृत आसान है और एमएल राज्य का पता लगाने और लेजर के संरेखण को स्वचालित एमएल प्राप्त करने के लिए परिष्कृत उपकरणों को मापने की आवश्यकता नहीं है। एक प्रोग्राम इंटरफेस के माध्यम से समायोज्य बाहर से एक पीएससी की आवश्यकता है। विभिन्न पीएससी सिद्धांत रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है: पीजो इलेक्ट्रिक squeezers, लिक्विड क्रिस्टल, लहर-प्लेटें एक मोटर, चुंबक ऑप्टिक क्रिस्टल या एक मोटर चालित सभी फाइबर पीएससी आधारित ओ द्वारा घुमायाn फैलाएंगे और फाइबर 8 घुमा। इस अनुच्छेद में, बाद में किया जाता है, एक सभी फाइबर मोटर चालित याओ-प्रकार पीएससी। ध्रुवीकरण राज्य एक महंगी वाणिज्यिक Polarimeter इस्तेमाल किया जा सकता का पता लगाने के लिए। हालांकि, बाद से ही पहली स्टोक्स पैरामीटर का मान आवश्यक है, दो photodiodes के साथ संयोजन में एक ध्रुवीकरण बीम फाड़नेवाला पर्याप्त रूप में इस अनुच्छेद में दिखाया गया होगा।

इन सभी घटकों व्यापक रूप से इस्तेमाल अर्बियम- डाल दिया गया फाइबर लेजर के लिए सस्ती कर रहे हैं। एक प्रतिक्रिया इस प्रक्रिया के आधार पर पाश कुछ ही मिनटों में एमएल पा सकते हैं। यह प्रतिक्रिया समय फाइबर लेजर की सबसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है और अन्य मौजूदा तकनीक के बराबर है। वास्तव में, प्रतिक्रिया समय संकेत के ध्रुवीकरण का विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा सीमित है। अंत में, हालांकि प्रक्रिया एक similariton 9 अर्बियम- डाल दिया गया फाइबर लेजर करने के लिए यहाँ लागू किया जाता है, यह किसी भी फाइबर लेजर आधारित एनपीआर के लिए जितनी जल्दी ऊपर उल्लेख उपकरण या उसके equivalen के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता हैटी ब्याज की तरंग दैर्ध्य में उपलब्ध हो जाता है।

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Protocol

1. एक फाइबर एमएल फाइबर लेजर की स्थापना एक मोटर पीएससी सहित

  1. इकट्ठा निम्नलिखित घटकों: एक एकल मोड अर्बियम- डाल दिया गया फाइबर, एक 980/1550 एनएम तरंगदैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतक (WDM), एक 980/1550 एनएम WDM-1550 एनएम अलगाने संकर घटक, एक 50/50 फाइबर युग्मक, एक फाइबर polarizer, एक मोटर चालित पीएससी, दो 980 एनएम लेजर डायोड पंप, एक 99/1 फाइबर युग्मक और एक मैनुअल इनलाइन पीएससी।
  2. अर्बियम- डाल दिया गया फाइबर और अन्य सभी फाइबर Pigtailed घटकों कट वांछित गुहा डिजाइन के साथ फिट करने के लिए।
    ध्यान दें: प्रस्तुत स्वचालन प्रक्रिया nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन के आधार पर फाइबर लेजर के लिए उपयुक्त है। यह इस तरह के सॉलिटन लेजर, फैला नाड़ी लेजर, लेजर और क्षणिक सॉलिटन similariton लेजर के रूप में अलग ऑपरेटिंग व्यवस्थाओं के लिए काम करना चाहिए। बाद के शासन के इस प्रयोग में इस्तेमाल किया जाता है।
  3. लेजर गुहा का निर्माण करने के लिए, आरेख (3 चित्र में दिखाया क्रम में गुहा घटकों में शामिल होने के लिए एक फाइबर संलयन splicer का उपयोग </ Strong>)। प्रत्येक संलयन ब्याह प्रदर्शन से पहले, स्वच्छ फाइबर isopropyl शराब के साथ समाप्त होता है और उन्हें एक फाइबर क्लीवर फोड़ना।
    नोट: अंगूठी गुहा, एक मोटर चालित पीएससी में दक्षिणावर्त क्रम में लेजर के आंतरिक घटकों कर रहे हैं, एक 980/1550 एनएम WDM, एक अर्बियम- डाल दिया गया फाइबर, एक 980/1550 एनएम WDM अलगाने संकर घटक, एक 50/50 उत्पादन युग्मक और एक फाइबर polarizer। बाह्य घटकों एक 99/1 फाइबर युग्मक और एक मैनुअल इनलाइन पीएससी (जैसा कदम 1.7 और 1.8 में चर्चा कर रहे हैं)।
    नोट: लगभग 30 सेमी की एक फाइबर खंड मोटर चालित पीएससी में डाला जाना चाहिए इससे पहले कि splices गुहा के अन्य घटकों के साथ प्रदर्शन कर रहे हैं। हालांकि एक मानक एकल मोड फाइबर काम करेंगे, Polyimide लेपित फाइबर का उपयोग इस क्षेत्र के लिए सिफारिश की है क्योंकि यह अधिक दबाव नियंत्रक का शिकंजा द्वारा लगाए गए करने के लिए प्रतिरोधी है और इस तरह लंबे समय तक पिछले जाएगा।
  4. संलयन splicer का उपयोग कर WDMs के लिए पंप लेजर डायोड में शामिल हों। फिर, स्वच्छ फाइबर isopropyl अल साथ समाप्त होता हैअल्कोहल और प्रत्येक संलयन ब्याह के प्रदर्शन से पहले एक फाइबर क्लीवर के साथ उन्हें फोड़ना।
  5. उनके संबंधित तापमान नियंत्रकों और वर्तमान चालकों के लिए लेजर डायोड कनेक्ट करें।
  6. अपने ड्राइविंग मॉड्यूल के लिए अंतर-गुहा मोटर चालित याओ-प्रकार फाइबर निचोड़ने पीएससी (चित्रा 4) कनेक्ट और फिर एक कंप्यूटर के यूएसबी पोर्ट से कनेक्ट ड्राइविंग मॉड्यूल।
    नोट: इस पोर्ट संख्या "COM4" द्वारा की पहचान की है के रूप में कंप्यूटर के "डिवाइस प्रबंधक" में दिखाया गया है।
  7. लेजर के उत्पादन में, यानी 50/50 युग्मक के बंदरगाह अभी तक spliced ​​नहीं, एक 99/1 युग्मक ब्याह।
    नोट: 99% बंदरगाह प्रयोग करने योग्य उत्पादन है। 1% बंदरगाह स्वचालन प्रक्रिया में ध्रुवीकरण स्थिति की निगरानी करने के लिए प्रयोग किया जाता है।
  8. 1% बंदरगाह के फाइबर के साथ एक पुस्तिका पीएससी डालें। ऐसा करने के लिए, शिकंजा हटाने और पीएससी खुला। उचित स्लॉट में फाइबर डालें और फिर उनके छेद में वापस शिकंजा रख दिया और उन्हें पेंच।
  9. शादी कराना एक कोण से पॉलिश फाइबर सहnnector 1% बंदरगाह फाइबर (मैनुअल के बाद पीएससी) के अंत में (एपीसी)। स्वच्छ और फाइबर फोड़ना संलयन ब्याह के प्रदर्शन से पहले समाप्त हो जाती है।
  10. एक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम विश्लेषक (ओएसए) एक नंगे फाइबर अनुकूलक का उपयोग करने के लिए 99% उत्पादन में कनेक्ट।
    नोट: जैसा बाद में चर्चा की, ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम ओएसए पर देखा जाँच अगर लेजर एमएल है का एक वैकल्पिक तरीका प्रदान करेगा।
  11. Polyimide फिल्म टेप के साथ ठीक से गुहा में सभी फाइबर और घटकों को सुरक्षित करो।
    नोट: फाइबर और घटकों जैसे कि जब तालिका vibrates या प्रशंसकों हवा उड़ा रूप में किसी भी परिस्थितियों में बढ़ने से रोका जाना चाहिए। Polyimide फिल्म टेप आदेश तंतुओं को नुकसान पहुँचाए से बचने के लिए प्रयोग किया जाता है।
  12. इंट्रा-गुहा पीएससी के दबाव शिकंजा कस जब तक फाइबर थोड़ा निचोड़ा जा करने के लिए शुरू होता है।
  13. पंप लेज़रों डायोड चालू करें और के रूप में लेजर डायोड निर्माता द्वारा निर्दिष्ट उनके अधिकतम मान उनके धाराओं को समायोजित।
  14. साधन संचार इंटरफेस की शुरुआत करें। "प्रतिipherals और इंटरफ़ेस COM4 "बाईं तरफ के कॉलम चुनते हैं," "। पर क्लिक करें" ओपन वीज़ा परीक्षण पैनल "। पर क्लिक करें" इनपुट / आउटपुट "। फिर," चुनें या दर्ज कमांड "प्रकार" एसएम, 500,3000 n " और "प्रश्न" बटन पर क्लिक करें। यह आदेशों घड़ी की दिशा में .1125 ° के 3,000 कदम से बारी बारी से करने के लिए पीएससी। ऐसा करते समय, पीएससी एक यांत्रिक स्टॉप तक पहुँचता है।
  15. और "का चयन करें या प्रवेश कमांड" "COM4" परीक्षण पैनल, प्रकार "एसएम, 500, -10 n" के अलावा "प्रश्न" बटन पर क्लिक करें। पीएससी तो लगभग 1 ° वामावर्त घूमता है। यदि एमएल ओएसए पर ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम को देखकर पहुँच जाता है की जाँच करें। एमएल तक पहुँच जाता है जब ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम के आधा अधिकतम पर पूर्ण चौड़ाई (चित्रा 5) नैनोमीटर के कुछ दसियों के आदेश की है। एमएल तक पहुँच जाता है, तो birefringence और कोण तय रखने के लिए और कदम के लिए 1.18 जाना।
  16. एमएल तक पहुँच नहीं है, तो या तो मिलीलीटर या अधिकतम कोण अत्ते तक 1.15 दोहरानेपीएससी के साथ Nable पहुँच जाता है।
  17. पीएससी की अधिकतम कोण तक पहुँच जाता है, तो इससे पहले माले होती है, दबाव शिकंजा कस द्वारा थोड़ा पीएससी की birefringence बढ़ाने के लिए और दोहराने 1.14, 1.15 और 1.16 के रूप में कई बार के कदम के रूप में एमएल पाने के लिए आवश्यक।
  18. एक बार एमएल तक पहुँच जाता है, आत्म शुरू करने के लिए अनुमति देता है, एमएल अपने न्यूनतम मूल्य के लिए पंप शक्तियों में कमी। ऐसा करने के लिए, पंप शक्तियों को कम जब तक एमएल खो दिया है। फिर, उन्हें वापस धीरे-धीरे छोटी मूल्य कि एमएल फिर से बाहर निकलना कर देगा की ओर ले आओ। पंप बंद कर दें और फिर पर वापस और स्वयं के द्वारा यदि लेजर मोड ताले की जाँच करें। यह सुनिश्चित करने के लिए एमएल स्थिर है और हर बार लेजर चालू है आत्म शुरू कर देंगे पंप शक्तियों से थोड़ा अधिक वृद्धि हुई है।

2. उत्पादन में संकेत के ध्रुवीकरण का विश्लेषण

  1. एक वाणिज्यिक Polarimeter करने के लिए 1% नल लिंक।
  2. एक यूएसबी पोर्ट का उपयोग कर कंप्यूटर को कनेक्ट Polarimeter।
  3. "चुनें या कमांड दर्ज" "COM4" परीक्षण के पैनल, ty में"एसएम, 500,3000 n" पीई और "प्रश्न" बटन पर क्लिक करें।
  4. वाणिज्यिक Polarimeter को नियंत्रित करने के लिए सॉफ्टवेयर चलाने के लिए और "प्रारंभ" बटन पर क्लिक करके ध्रुवीकरण माप शुरू करते हैं।
  5. और "का चयन करें या प्रवेश कमांड" "COM4" परीक्षण पैनल, प्रकार "एसएम, 500, -10 n" के अलावा "प्रश्न" बटन पर क्लिक करें। Polarimeter पर ध्रुवीकरण राज्य का निरीक्षण करें।
  6. दोहराएँ 2.5 कदम के रूप में कई बार के रूप में इंट्रा-गुहा पीएससी द्वारा अनुमति कोण की पूरी रेंज को कवर करने की आवश्यकता है। ध्यान से देखें कि ध्रुवीकरण राज्य विशिष्ट कोण जहां एमएल के रूप में एक साथ ओएसए पर ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम की चौड़ाई देख कर देखा जा सकता है पहुँच जाता है पर छोड़कर कोण के साथ बहुत आसानी से भिन्न होता है।
  7. दोहराएँ 2.6 लेकिन इस बार 2.3 कदम बस ध्रुवीकरण राज्य देखने के बजाय, स्टोक्स के मूल्यों रिकॉर्ड समारोह के रूप में एस 1, एस 2 और एस 3 पैरामीटरपीएससी के कोण की एस (चित्रा 6)। इन मूल्यों को स्पष्ट रूप से देखने के लिए, सॉफ्टवेयर के मेन्यू में "माप → आस्टसीलस्कप" चुनें और एस 1, एस 2 और एस 3 का मतलब मूल्यों के लिए देखो। इसके साथ ही ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम देखने के लिए और कोण है जिसके लिए लेजर एमएल है रिकॉर्ड है।

3. वाणिज्यिक Polarimeter माप का उपयोग पीएससी के संरेखण को स्वचालित करने के लिए एक राय पाश की स्थापना

  1. कंप्यूटर बंद करें।
  2. कंप्यूटर के सीरियल पोर्ट "COM1" के लिए वाणिज्यिक Polarimeter के सीरियल पोर्ट से कनेक्ट। कंप्यूटर और Polarimeter पुनरारंभ करें।
  3. कि "COM1" और "COM4" के माध्यम से मोटर चालित पीएससी के नियंत्रण के माध्यम से Polarimeter के पढ़ने की अनुमति देगा चित्रमय प्रोग्रामिंग भाषा इंटरफेस (GPLI) को प्रारंभ करें।
  4. GPLI में, पर "खाली छठी" पर क्लिक करें। फिर, "खिड़की का चयन →टाइल बाएँ और दाएँ "।
    ध्यान दें: स्क्रीन तो दो भागों में विभाजित किया जाएगा। ब्लॉक आरेख सही पर प्रदर्शित होता है। यह अलग माउस के साथ जुड़े विभिन्न कार्यों का उपयोग स्क्रिप्ट बनाने के लिए प्रयोग किया जाता है। पैनल के सामने छोड़ दिया पर प्रदर्शित होता है। यह आदेश और माप जब स्क्रिप्ट चल रहा है प्रदर्शित करने के लिए प्रयोग किया जाता है।
  5. वाणिज्यिक Polarimeter साथ इस्तेमाल किया जा GPLI के ब्लॉक आरेख खिड़की में, एक एमएल स्वचालन लिपि का विकास (7 चित्रा देखें)।
    नोट: यह स्क्रिप्ट Polarimeter से एस 1 पढ़ता है और राय देने और पीएससी कोण एमएल के लिए अग्रणी की उचित संरेखण तक पहुंचने के लिए अपने मूल्य का उपयोग करता है। माले का पता लगाने के एस 1 की भिन्नता में एक दरार के लिए खोज के रूप में कोण विविध है द्वारा हासिल की है।
    नोट: कमांड "COM4" के माध्यम से पीएससी को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल कदम 2.3 और 2.5 में प्रस्तुत लोगों के रूप में वही कर रहे हैं। आदेश एस 1 को पढ़ने के लिए
  6. "फाइल → सहेजें" पर क्लिक करके स्क्रिप्ट बचाने के लिए और फिर "→" बटन पर क्लिक करके इसे चलाते हैं। पीएससी वापस अपने यांत्रिक रोकने के लिए लाया जाता है, तो यह लगभग 1 ° एमएल तक के कदम से घुमाता तक पहुँच जाता है, यह रूप में विकसित एस 1 के मूल्य दिखा।

4. एक अल्पविकसित घर का ध्रुवीकरण विश्लेषक बिल्डिंग

  1. GPIB इंटरफ़ेस का उपयोग कर कंप्यूटर के लिए एक आस्टसीलस्कप कनेक्ट करें।
  2. एक प्रकाशिकी बेंच पर एक ध्रुवीकरण बीम फाड़नेवाला घन (पीबीएस) रखो।
  3. पीबीएस (चित्रा 8) के साथ तीन एफसी / एपीसी फाइबर ऑप्टिक्स बंदरगाह collimators सेट करें।
    ध्यान दें: बंदरगाहों में से एक इनपुट है। अन्य दो संकेत के x और y- ध्रुवीकरण घटकों के लिए outputs हैं।
  4. पहले उत्पादन के लिए एक फाइबर Pigtailed InGaAs पिन photodiode कनेक्ट करें।
  5. एक पार impeda को photodiode कनेक्टnce सर्किट (9 चित्रा)।
  6. आस्टसीलस्कप के 1 चैनल के लिए सर्किट के बिजली उत्पादन में कनेक्ट।
  7. ट्रांस-प्रतिबाधा सर्किट चालू करें।
  8. GPLI में, आदेशों का उपयोग करके GPIB कनेक्शन के माध्यम से आस्टसीलस्कप के चैनल 1 पर वोल्टेज के औसत मूल्य पढ़ा ": आई एम एम: measu SOU Ch1;" आस्टसीलस्कप के चैनल 1 का चयन करने के लिए, "measu: आई एम एम: प्रकार मतलब;" माप को परिभाषित करने के लिए एक औसत वोल्टेज, हो ": आई एम एम: measu? वैल" मूल्य पाने के लिए और अंत में "measu: आई एम एम: यूएनआई?" माप की इकाइयों को प्राप्त करने के लिए। "फाइल → सहेजें" पर क्लिक करके स्क्रिप्ट बचाने के लिए और फिर "→" बटन पर क्लिक करके इसे चलाते हैं।
  9. पीबीएस के इनपुट बंदरगाह पर लेजर का 1% उत्पादन कनेक्ट और मनमाने ढंग से बिजली पंप पर लेजर पर बारी। इस इनपुट के लिए एक 1550 एनएम ऑप्टिकल संकेत भेजता है।
  10. पहले उत्पादन में औसत वोल्टेज उपाय। फिर, फाइबर Pigtailed photodiode काटना और की जगहयह एक वाणिज्यिक बिजली मीटर से। इस उत्पादन में ऑप्टिकल शक्ति को मापने।
  11. दोहराएँ कदम 4.10 इनपुट ऑप्टिकल संकेत के सत्ता बदलती है। वोल्टेज ऑप्टिकल शक्ति के साथ रैखिक भिन्न चाहिए। इस रैखिक संबंध के गुणांक का पता लगाएं।
    नोट: इस संबंध मापा वोल्टेज से पी एक्स प्राप्त करने के लिए कदम 4.20 में इस्तेमाल किया जाएगा।
  12. पीबीएस के दूसरे उत्पादन करने के लिए एक दूसरे फाइबर Pigtailed InGaAs पिन photodiode कनेक्ट करें।
  13. एक दूसरे पार प्रतिबाधा सर्किट करने के लिए photodiode कनेक्ट करें।
  14. आस्टसीलस्कप के 2 चैनल के लिए सर्किट के बिजली उत्पादन में कनेक्ट।
  15. ट्रांस-प्रतिबाधा सर्किट चालू करें।
  16. GPLI में, आदेशों का उपयोग करके GPIB कनेक्शन के माध्यम से आस्टसीलस्कप के चैनल 2 पर वोल्टेज के औसत मूल्य पढ़ा ": आई एम एम: measu SOU CH2;" आस्टसीलस्कप के चैनल 2 का चयन करने के लिए, "measu: आई एम एम: प्रकार मतलब;" माप को परिभाषित करने के लिए एक औसत वोल्टेज, "measu होने के लिए: आई एम एम: वैल?4; मूल्य पाने के लिए और अंत में "measu: आई एम एम: यूएनआई?" माप की इकाइयों को प्राप्त करने के लिए। "फाइल → सहेजें" पर क्लिक करके स्क्रिप्ट बचाने के लिए और फिर "→" बटन पर क्लिक करके इसे चलाते हैं।
  17. लेजर एक मनमाना पंप सत्ता में चालू करें।
  18. दूसरी उत्पादन में औसत वोल्टेज उपाय। फिर, फाइबर Pigtailed photodiode काटना और एक व्यावसायिक बिजली मीटर से यह जगह। इस उत्पादन में ऑप्टिकल शक्ति को मापने।
  19. दोहराएँ कदम 4.18 इनपुट ऑप्टिकल संकेत के सत्ता बदलती है। सुनिश्चित करें कि वोल्टेज ऑप्टिकल शक्ति के साथ रैखिक भिन्न होता है।
    नोट: इस रैखिक संबंध के गुणांक का पता लगाएं। इस संबंध मापा वोल्टेज से पी y प्राप्त करने के लिए कदम 4.20 में इस्तेमाल किया जाएगा।
  20. पी वाई मापने के लिए दूसरी डिटेक्टर स्थापित करने के बाद, पहली स्टोक्स पैरामीटर एस 1 एस 1 = के रूप में परिभाषित गणना करने के लिए (GPLI का उपयोग एक्स - पी वाई) / (पी एक्स + पी वाई)। घर का बना अल्पविकसित ध्रुवीकरण विश्लेषक अब उपयोग करने के लिए तैयार है।

5. स्वचालन की प्रक्रिया में घर का बना ध्रुवीकरण विश्लेषक द्वारा वाणिज्यिक Polarimeter की जगह

  1. घर का बना ध्रुवीकरण विश्लेषक निवेश करने के लिए लेजर का 1% उत्पादन कनेक्ट (जैसा कदम 4.9 में किया गया था)।
  2. कदम 2.7 दोहरा घर का ध्रुवीकरण विश्लेषक (के बजाय व्यावसायिक Polarimeter) का उपयोग करके पीएससी (चित्रा 10) के कोण के एक समारोह के रूप में पहली स्टोक्स पैरामीटर एस 1 को मापने। एस 1 ग्राफ स्वचालित रूप से हर कदम पर अद्यतन करने का निरीक्षण करें। एस 1 के मूल्य में एक असंतत कूद का निरीक्षण करें जब एमएल होता है (यह मामला है वाणिज्यिक Polarimeter का उपयोग करते समय)।
    नोट: इस कार्य को आटोमैटिक प्रदर्शन करने के लिए एक GPLI स्क्रिप्ट का उपयोग करेंically। यह स्क्रिप्ट एक पाश है कि 1 ° कदम से पीएससी के कोण बदलता है (कमांड के प्रयोग "एसएम, 500, -10 n" भेजा "COM4") और घर का बना से एस 1 के मूल्य के बाहर पढ़ता है पर आधारित है हर कदम पर ध्रुवीकरण विश्लेषक।
  3. जेट Polarimeter द्वारा दिए गए मूल्य का उपयोग करने का है, तो 3.5 में विकसित किया है कि स्क्रिप्ट संशोधित करें, यह घर का ध्रुवीकरण विश्लेषक से पी एक्स और वाई पी हो जाता है और उसके बाद की गणना एस 1 = (पी एक्स पी वाई) / (पी एक्स + पी वाई)।
  4. एक तरह से कदम करने के लिए 3.6 समान में स्वचालित रूप से लेजर मिलीलीटर के लिए घर का बना ध्रुवीकरण विश्लेषक के आधार पर नई स्क्रिप्ट का प्रयोग करें।

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Representative Results

एनपीआर मोड बंद फाइबर लेजर ऐसे क्यू स्विच दालों 10, सुसंगत एमएल दालों, शोर-तरह दालों, एमएल दालों के राज्यों, हार्मोनिक एमएल और बातचीत एमएल दालों 11 की जटिल संरचना के रूप में स्पंदन शासनों की एक बड़ी विविधता प्रदान करने के लिए जाना जाता है। लेजर यहाँ वर्णित में, के बाद पीएससी की birefringence एमएल प्राप्त करने में सक्षम होना करने के लिए तय की गई थी, पंप बिजली अपेक्षाकृत एकल पल्स एमएल की दहलीज पास होने के लिए समायोजित किया गया। ऐसा करने में, प्रतिस्पर्धा व्यवस्थाओं की संख्या एक न्यूनतम करने के लिए कम हो गया था। इस पंप शक्ति और पीएससी के कोण पर निर्भर करता है, लेजर विभिन्न व्यवस्थाओं (चित्रा 5), लेकिन कोई बहु पल्स शासन को प्रस्तुत किया। शोर-तरह दालों 12,13 गुहा फाइबर कि रखा गया था एक बार एक मानक तय एकल एमएल पल्स पाया गया था के पूर्व समायोजन की वजह से परहेज कर रहे थे। वास्तव में, गुहा डिजाइन शायद उस संबंध में भी महत्वपूर्ण है, लेकिन इस पहलू अच्छी तरह से जांच नहीं की गई थी जअरे। नतीजतन, केवल शेष शासनों निरंतर तरंग उत्सर्जन (सीडब्ल्यू), क्यू स्विच उत्सर्जन और सुसंगत एकल पल्स के साथ एक स्थिर एमएल थे। निरंतर तरंग (सीडब्ल्यू) और क्यू स्विच शासनों, संकीर्ण लाइनों (1 एनएम या तो, कभी कभी ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम विश्लेषक संकल्प द्वारा सीमित) में देखा जाता है। ये स्पेक्ट्रा 30 एनएम या और भी अधिक के आदेश के आधा अधिकतम पर एक पूर्ण चौड़ाई के साथ एमएल शासन के व्यापक स्पेक्ट्रम के साथ तुलना किया जाना है। तेजी से photodiode पर, सीडब्ल्यू लगभग कोई रूपों पता चलता है, क्यू-स्विचिंग कुछ microseconds के आदेश की पुनरावृत्ति दर के साथ एक पल्स ट्रेन (3.5 μsec यहाँ) से पता चलता है और एमएल कुछ की पुनरावृत्ति दर के साथ एक बहुत तेजी से नाड़ी ट्रेन के रूप में प्रकट होता है nanoseconds के दसियों (यहां 12.2 NSEC) लेजर गुहा के गोल यात्रा समय के लिए इसी। क्योंकि क्यू स्विच शासन दालों एक बहुत लंबे समय तक की अवधि और एक बहुत कम पीक शक्ति है कि उत्पन्न करता है जब एक autocorrelation का पता लगाने के लिए किया जाता है, केवल एमएल शासन दालों की मौजूदगी से पता चलता। autocorrelation ट्रेसएमएल शासन में 156 FSEC की चौड़ाई जो हम से deduced है कि केवल एक ही सुसंगत एमएल नाड़ी बंद करने के लिए 100 FSEC एक FWHM अवधि के साथ मौजूद है के साथ एक एकल शिखर (110 FSEC एक गाऊसी पल्स आकार संभालने और 101 FSEC संभालने चलता अतिशयोक्तिपूर्ण छेदक चुकता पल्स आकार)।

स्टोक्स की माप मानकों के रूप में इंट्रा-गुहा पीएससी (चित्रा 6) के कोण के एक समारोह में एक विशिष्ट परिणाम सामने आए सिद्धांत 7 में उम्मीद के रूप में। सूचना है कि प्रत्येक स्टोक्स पैरामीटर अचानक परिवर्तन जब एमएल तक पहुँच जाता है। नतीजतन, उनमें से केवल एक की एक माप का कहना है कि एस 1, एमएल का पता लगाने के लिए आवश्यक है। ध्यान दें कि किसी दिए गए पैरामीटर के मूल्य में एक दरार है कि स्थिर एमएल के साथ मेल नहीं है कभी कभी मनाया जाता है। वास्तव में, लेजर कभी कभी एक अस्थिर शासन जहां यह बीच सीडब्ल्यू, क्यू स्विच और एक अराजक ढंग से एमएल शासनों सच में जल्दी बदलाव तक पहुंच सकता है। इन स्थितियों में, मूल्यस्टोक्स मापदंडों का समय है में काफी भिन्न हो सकता है। इन बदलावों ग्राफ पर त्रुटि सलाखों के रूप में दिखाई देते हैं। यह देखा जा सकता है कि बदलाव के दूसरों की तुलना में कुछ क्षेत्रों में अधिक महत्वपूर्ण हैं। हालांकि, स्थिर एमएल व्यवस्थाओं में बदलाव के बहुत छोटे हैं। यह पता चलता है कि स्टोक्स मापदंडों के बदलाव अस्थायी यदि एमएल वास्तव में पहुँच जाता है या बाद में एक असंतत कूद नहीं पाया गया है सत्यापित करने के लिए एक पूरक कसौटी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

पिछले विश्लेषण निष्कर्ष यह है कि लेजर के स्वचालन एक दिया स्टोक्स पैरामीटर की एक दरार के लिए खोज पर आधारित हो सकता है की ओर जाता है। एस 1 यहाँ चुना गया था। एस 1 की भिन्नता है कि एक "दरार" के रूप में परिभाषित किया गया है एक प्राथमिकताओं मनमाना है। (चित्रा 6) माप के आधार पर यह पाया जाता है कि एस 1 के रूप में आम तौर पर 0.1 की तुलना में छोटे कदम से भिन्न होता हैकोण 1 डिग्री से अलग किया जाता है। जब एम एल पर पहुंच गया है जहां यह 0.6 से भिन्न होता है केवल अपवाद नहीं है। इस प्रकार यह 0.3 करने के लिए अलगाव की दहलीज को ठीक करने का निर्णय लिया गया। स्वचालन (चित्रा 7) यहाँ प्रस्तुत की प्रक्रिया है कि हालत पर आधारित है। लेजर एक एमएल हालत में नहीं होना चाहिए जब दिनचर्या अन्यथा शुरू होता है जब अलगाव मिलीलीटर से सीडब्ल्यू के लिए अग्रणी मिल जाएगा दिनचर्या बंद हो जाएगा और लेजर सीडब्ल्यू उत्सर्जन को खत्म हो जाएगा। इस बाधा समस्या नहीं है क्योंकि एमएल देने के कोण की सीमा पीएससी की पूरी रेंज की तुलना में छोटा है। यह मिलीग्राम से वास्तव में दूर एक कोण पर पीएससी की स्थिति के लिए जब दिनचर्या लगी हुई है इस प्रकार आसान है। इधर, पीएससी अपने न्यूनतम कोण जहां एक यांत्रिक स्टॉप आगे बढ़ने से रोकता करने के लिए लाया गया था। इस स्थिति में, लेजर एमएल नहीं था। इन शर्तों के तहत, दिनचर्या वास्तव में अच्छी तरह से काम करता है। यह कुछ ही मिनटों के भीतर एमएल पाता है। इस मामले में, गति ज्यादातर संचार समय वाणिज्यिक पी के बीच आवश्यक द्वारा सीमित हैolarimeter और कोण के रूप में कंप्यूटर बह रहा है।

जब घर का ध्रुवीकरण विश्लेषक (चित्रा 10) के साथ मापा, पीएससी के कोण के एक समारोह के रूप में एस 1 की वक्र वक्र वाणिज्यिक Polarimeter (चित्रा 6) के साथ मापा से अलग है। यह सच है कि दोनों उपकरणों के x और y- कुल्हाड़ियों जरूरी मेल नहीं के कारण है। हालांकि, एस 1 में अचानक परिवर्तन जब एमएल तक पहुँच जाता है स्पष्ट रूप से दोनों ही मामलों में देखा जाता है। वास्तव में, एस 1 के व्यवहार, एस 2 और एस 3 वाणिज्यिक Polarimeter के साथ मापा पता चला कि तीन मानकों ही अलगाव से गुजरना नहीं था, जब एम एल पहुँच गया था। यह पता चलता है कि सिर्फ polarizat पहले ध्रुवीकरण बीम फाड़नेवाला या यों, एक मैनुअल पीएससी की प्रविष्टि के अभिविन्यास में एक परिवर्तनआयन विश्लेषक संक्रमण अधिक आकस्मिक और पता लगाने के लिए आसान बनाने में मदद कर सकता है। वास्तव में, यह यहाँ वास्तव में क्या हुआ, एमएल के लिए संक्रमण घर का ध्रुवीकरण विश्लेषक के साथ देखने के लिए क्योंकि मैनुअल पीएससी संक्रमण अधिक स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करने के लिए समायोजित किया गया आसान है। स्वचालन प्रक्रिया तब प्राप्त करने के लिए आसान है।

घर का बना ध्रुवीकरण विश्लेषक के साथ स्वचालन वास्तव में अच्छी तरह से काम करता है। एमएल कुछ ही मिनटों के भीतर पाया जाता है। वास्तव में, क्योंकि photodiode voltages की रीडिंग वाणिज्यिक Polarimeter की रीडिंग से अधिक तेजी से कर रहे हैं, घर का बना ध्रुवीकरण विश्लेषक बेहतर प्रदर्शन करती है।

आकृति 1
चित्रा 1:। एमएल nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन के आधार पर संकेत पहले रैखिक वें द्वारा polarizer द्वारा ध्रुवीकरण और फिर तब्दील हो जाता है एक अण्डाकार ध्रुवीकरण राज्य मेंई पीएससी। लेजर गुहा में फाइबर की केर nonlinearity के कारण, ध्रुवीकरण अंडाकार इसकी मुख्य धुरी संकेत के सत्ता में आनुपातिक के एक रोटेशन आए। चूंकि अंत में polarizer के ध्रुवीकरण की ही खड़ी घटक पहुंचाता है, पारेषण सिग्नल की शक्ति पर निर्भर करेगा और शोर से एक नाड़ी के गठन के पक्ष में कर सकता है अगर पीएससी कोण सही ढंग से निकाला जाता है। एक बड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें यह आंकड़ा का संस्करण।

चित्र 2
चित्रा 2:। ध्रुवीकरण की स्थिति एक विश्लेषक दिया औसत बिजली के लिए, एक नाड़ी एक चोटी एक निरंतर तरंग (सीडब्ल्यू) संकेत से बड़ा शक्ति होगा और एक बड़ा nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन से गुजरना होगा। विश्लेषक स्थिति सिर्फ polarizer के बीच भेदभाव से पहले ध्रुवीकरण राज्यों गुहा में एक नाड़ी की उपस्थिति का पता लगाने के लिए अनुमति देगा। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3:। फाइबर लेजर अंगूठी गुहा लेजर एकल मोड ऑप्टिकल फाइबर (नीला), एक लाभ फाइबर (हरा), एक अलगाने, एक polarizer, एक कंप्यूटर इंटरफेस के माध्यम से एक पीएससी समायोज्य सहित एक अंगूठी गुहा होना चाहिए। उत्पादन युग्मक सिर्फ polarizer से पहले स्थित होना चाहिए। अंत में, उत्पादन में संकेत के 1% आदेश संकेत के ध्रुवीकरण और उत्पादन में संकेत के 99% की स्थिति की निगरानी करने के लिए उपयोग किया जाता है उपलब्ध रहता है। ध्रुवीकरण विश्लेषक एक नियंत्रण पाश है कि एक बिजली के केबल (काला) के माध्यम से मोटर चालित पीएससी (प्रकाश लाल) के कोण समायोजित कर एक कंप्यूटर में प्रोग्राम करने के लिए प्रतिक्रिया देता है।पुनश्च: //www.jove.com/files/ftp_upload/53679/53679fig3large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4:। एक मोटर चालित फाइबर निचोड़ने पीएससी पीएससी की birefringence छोड़ दिया पर शिकंजा के दबाव से तय हो गई है। पीएससी के कोण इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रित मोटर जो सही पर है के साथ निकाला जाता है। बिजली के केबल एक कंप्यूटर इंटरफेस प्रणाली को जोड़ता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
चित्रा 5: एक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम विश्लेषक के साथ माले का पता लगाने के लेजर ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम पर मनाया के विभिन्न व्यवस्थाओं।बाईं तरफ के विश्लेषक, बीच में एक तेज photodiode पर और सही पर एक autocorrelator पर (जब लागू हो): अर्ध सीडब्ल्यू के साथ कई तरंग दैर्ध्य (नीला), क्यू स्विच सीडब्ल्यू (हरा) और एमएल (लाल)। एमएल शासन में स्पेक्ट्रम दूसरों की तुलना में बहुत व्यापक है और इसके dechirped autocorrelation ट्रेस 156 FSEC और एक अपेक्षाकृत संकीर्ण कुरसी की FWHM के साथ एक एकल चोटी पता चलता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
चित्रा 6:। पीएससी कोण और एमएल क्षेत्रों के कार्यों के रूप में स्टोक्स मापदंडों का मूल्य घटता नीले 5 एक विशिष्ट मामले के लिए 0.2 सेकंड के अंतराल पर माप लिया पर एक स्टोक्स पैरामीटर की औसत मान रहे हैं। त्रुटि सलाखों माप के मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करते हैं और की स्थिरता का प्रदर्शन एक दिया पीएससी कोण के लिए लेजर। जैसा कि पीएससी के कोण विविध है, स्टोक्स मापदंडों के मूल्यों जब एमएल (चित्रा पर लाल क्षेत्रों) तक पहुँच जाता है, सिवाय एक सतत फैशन में बदल जाते हैं। इस स्थिति में, उनके मूल्यों को एक अचानक भिन्नता है कि माले का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है गुज़रना पड़ता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 7
चित्रा 7:।। एमएल स्वचालित रूप से प्राप्त करने के लिए पंक्ति में पीएससी के लिए एक नियमित फ़्लोचार्ट यह सरल ध्रुवीकरण राज्य नियंत्रक (पीएससी) एमएल प्राप्त करने के संरेखण को स्वचालित करने के लिए इस्तेमाल की दिनचर्या से पता चलता है यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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8 चित्रा: घर का ध्रुवीकरण विश्लेषक मापने एस 1 एक मुक्त अंतरिक्ष बीम फाड़नेवाला ध्रुवीकरण संकेत के एक्स और वाई-ध्रुवीकरण घटकों विभाजन।। इन घटकों, दो photodiodes इस प्रकार मापने शक्तियों पी एक्स और प्रत्येक ध्रुवीकरण में पी वाई के लिए अलग से भेजा जाता है पहले स्टोक्स पैरामीटर एस 1 = गणना करने के लिए अनुमति देता है। (पी एक्स - पी वाई) / (पी एक्स + पी वाई) यहां क्लिक करें यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए।

9 चित्रा
9 चित्रा: ट्रांसप्रत्येक photodiode के लिए -impedance एम्पलीफायर सर्किट। InGaAs photodiode 1,550 एनएम संकेत का पता लगाता है। यह एक संचालन एम्पलीफायर, एक प्रतिरोध और एक संधारित्र से जुड़ा है। संधारित्र सर्किट की भूमिका इस प्रकार सर्किट से ही एक बिजली के दोलन होने का खतरा कम करने के लिए बैंडविड्थ को कम करने के लिए है। वोल्टेज मूल्य आस्टसीलस्कप से बाहर औसतन किया जाएगा के रूप में मतलब मूल्य एक वाणिज्यिक ऑप्टिकल बिजली मीटर के साथ अंशांकन के माध्यम से इसे से पढ़ा जाएगा और तब्दील एक ऑप्टिकल औसत शक्ति के रूप में। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 10
चित्रा 10: घर का ध्रुवीकरण विश्लेषक का उपयोग पीएससी कोण के एक समारोह के रूप में पहली स्टोक्स पैरामीटर का मान एस के व्यवहार।1 कोण जहां लेजर एक विशिष्ट मामले के लिए ML पहुंचता है पर ठेठ अचानक परिवर्तन से पता चलता है। यह भी वाणिज्यिक Polarimeter के साथ देखा गया था। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

यह दिखाया गया है कि यह एक प्रतिक्रिया उत्पादन ध्रुवीकरण माप के आधार पर पाश का उपयोग करके एनपीआर फाइबर रिंग लेज़रों के एमएल स्वचालित करने के लिए संभव है। इस कार्य को साकार करने के लिए यह गुहा में एक समायोज्य पीएससी डालने के लिए महत्वपूर्ण है। गुहा के उत्पादन युग्मक सिर्फ polarizer से पहले के क्रम में एक सीडब्ल्यू संकेत के ध्रुवीकरण राज्य और एक पल्स संकेत (चित्रा 2) के बीच एक अंतर देखने के लिए में स्थित होना चाहिए। पीएससी की birefringence पूर्व समायोजित किया जाना चाहिए ताकि एमएल पाया जा सकता है और पंप बिजली भी नाड़ी एमएल के पास आदेश गुहा में एक भी नाड़ी पाने के लिए और प्रतिस्पर्धा शासनों है कि हो सकता है की संख्या कम करने के लिए सीमा निर्धारित किया जाना चाहिए। इस वजह एमएल शासन कोण एक निश्चित दिशा में हमेशा प्रयोग के दौरान एक ही व्यापक था द्वारा स्वचालित रूप से पाया जाता है। पैरामीटर उत्पादन पर मापा एमएल का पता लगाने के एस 1 है। इस पैरामीटर के रूप में इंट्रा-गुहा पीएससी के कोण दप है लगातार बदलताEPT। इसका एकमात्र अपवाद जब एमएल तक पहुँच जाता है, एस 1 के मूल्य तो एक दरार आए। छोटे कोण वेतन वृद्धि करने की संभावना यहाँ महत्वपूर्ण है। बड़े वेतन वृद्धि इस्तेमाल कर रहे हैं तो यह एक अचानक कूद और एक "सामान्य" भिन्नता के बीच भेदभाव करने के लिए मुश्किल हो सकता है। माले के लिए अग्रणी कोण के छोटे रेंज भी यह देख के बिना पर कदम रखा जा सकता है। छोटे वेतन वृद्धि भी सुनिश्चित करता है कि माले राज्य हमेशा एक ही है, क्योंकि सिस्टम एमएल रेंज में कहीं भी गिर नहीं करता है, लेकिन हमेशा की तरह इस क्षेत्र है जहां दालों हमेशा एक ही ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम के किनारे का पता लगाने। इस प्रक्रिया के repeatability और उत्पन्न दालों के मापदंडों को सुनिश्चित करने का केवल स्पष्ट तरीका है।

यह मानते हुए उपरोक्त महत्वपूर्ण बिंदुओं पर विचार किया गया है, यह संभव है कि एक घर का बना ध्रुवीकरण विश्लेषक एस 1 के एक मूल्य प्रदान करता है बनाने के लिए और पता लगाने और स्वचालन की अनुमति देने के लिएमिलीलीटर। सेटअप यहाँ प्रस्तावित एक मुक्त अंतरिक्ष दो photodiodes के साथ संयोजन में ध्रुवीकरण बीम फाड़नेवाला घन से बना हुआ था। एक विकल्प के एक फाइबर आधारित ध्रुवीकरण बीम फाड़नेवाला का उपयोग करने के लिए किया जाएगा। कोई संरेखण की आवश्यकता होगी और यह एक सब-फाइबर सेटअप होगा। यह भी ध्यान दें कि एक आस्टसीलस्कप के क्रम में एक GPIB पोर्ट के माध्यम से आसानी से इसे के साथ संवाद करने में photodiodes के voltages पाने के लिए इस्तेमाल किया गया था। एक यूएसबी वोल्टमीटर या एक घर का बना इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उपयोग तंत्र की लागत को कम कर सकता है।

यहाँ प्रस्तुत तकनीक एनपीआर फाइबर मोड बंद लेज़रों के लिए काम करने का इरादा है। इसे लागू करने के लिए, एक एक अपेक्षाकृत स्थिर गुहा डिजाइन कि गई थी एमएल प्राप्त करने में सक्षम होना करने के लिए पूर्व समायोजित के साथ काम करने की जरूरत है। तथ्य यह है कि केवल एक ही पैरामीटर मिलीलीटर के लिए खोज करने के लिए विविध है तकनीक की व्यापकता को सीमित करता है। गुहा उदाहरण के लिए, से परेशान है, तो फाइबर में एक birefringence शुरू करने, क्षतिपूर्ति प्रणाली और जब गड़बड़ी छोटा है एमएल लगाने के लिए सक्षम हो जाएगा। एचowever, पीएससी गुहा के birefringence की एक बड़ी संशोधन के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, क्योंकि इसके birefringence निश्चित 7 में सक्षम नहीं होगा। इस संदर्भ में, इस तकनीक हेलविग एट अल में प्रस्तुत एक के रूप में सामान्य रूप में नहीं माना जा सकता है। 3। इसके अलावा, एक अद्वितीय पीएससी कोण के नियंत्रण के साथ संयोजन में यहां इस्तेमाल उत्पादन में एस 1 के लक्षण वर्णन के रूप में सरल उदाहरण के लिए Andral एट अल। 6 से चर्चा की लेजर के उत्सर्जन के सभी संभव शासनों के अन्वेषण की अनुमति नहीं है। इसके अलावा, एमएल पहचान तकनीक यहाँ प्रस्तुत शोर-तरह दालों 11, सुसंगत एमएल दालों और कई दालों शासनों के बीच भेदभाव नहीं कर सकते हैं। गुहा फाइबर के पूर्व समायोजन, पंप शक्ति और पीएससी birefringence इस प्रकार ध्यान से यह सुनिश्चित करने के लिए कि एक सुसंगत एमएल दालों शोर-तरह दालों या एकाधिक दालों शासनों के बजाय बनेगी किया जाना चाहिए।

में उल्लेख किया हैपरिचय, दूसरे माले तंत्र मौजूद हैं और उनमें से कुछ संरेखण की आवश्यकता नहीं है। वे सब कुछ भला और बुरा है। एमएल nonlinear पाश पर आधारित दर्पण 14 गुहा के अंदर फाइबर का एक अतिरिक्त लंबाई की आवश्यकता है और उच्च पुनरावृत्ति दर 15 लेज़रों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है। एमएल saturable अवशोषक के आधार पर दर्पण 16 कस्टम के डिजाइन शक्ति और विचाराधीन लेजर के वर्णक्रमीय विशेषताओं के लिए उचित दर्पण की आवश्यकता है। एनपीआर एमएल तंत्र सबसे व्यापक रूप से अपनी सादगी, इसकी प्रभावशीलता और कम लागत कार्यान्वयन की वजह से इस्तेमाल बनी हुई है।

अपने संरेखण के स्वचालन, क्योंकि यह अब एमएल होता है यह सुनिश्चित करने के लिए उपयोगकर्ता के हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना वाणिज्यिक प्रणालियों में इस्तेमाल किया जा सकता एनपीआर एक और भी अधिक दिलचस्प विकल्प बनाता है। तकनीक अपने संरेखण स्वचालित करने के लिए यहाँ प्रस्तुत सामान्य परिस्थितियों में एमएल पाने के लिए पर्याप्त है और लागू करने के लिए सरल है। यह कुछ ही कम लागत के घटकों और कोई महंगा INSTR की आवश्यकता हैइस तरह के एक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम विश्लेषक या एक आरएफ स्पेक्ट्रम विश्लेषक के रूप में uments। गुहा डिजाइन के बाद से यह उत्पादन ध्रुवीकरण माप पर निर्भर करता है संशोधित करने की जरूरत नहीं है। वास्तव में, केवल उत्पादन का एक अंश की निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है और शेष भाग चल रहे आवेदन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

दूसरे शब्दों में, लेजर संरेखण प्रक्रिया के साथ आगे बढ़ने के लिए काट दिया जाना करने की जरूरत नहीं है। दूसरे, आवश्यक बिजली की औसत इतना छोटा है कि एक 1% की निगरानी नल पर्याप्त है। इस माले का पता लगाने के ऐसे दूसरे -harmonic पीढ़ी या दो photon अवशोषण के रूप में nonlinear प्रक्रियाओं पर आधारित तकनीक है कि निगरानी के लिए एक काफी बड़ा अंश की आवश्यकता होगी कुशल होने के साथ विपरीत किया जा रहा है। अंत में, के बाद से इस तकनीक की आवश्यकता है केवल पहले स्टोक्स पैरामीटर एस 1 मापा जाना है, वहाँ ध्रुवीकरण राज्य का एक पूरा लक्षण वर्णन के लिए कोई जरूरत नहीं है और इस renders प्रणाली बहुत सरल और सस्ता करने के लिएडिजाइन और निर्माण।

इस तकनीक को वाणिज्यिक फाइबर लेजर के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है और मन में है कि लक्ष्य के साथ, अपने प्रदर्शन में सुधार करने के लिए आगे विकसित किया जा सकता है। यह भी दिलचस्प अलग तरंग दैर्ध्य में फाइबर लेजर के लिए इसे लागू करने के लिए किया जाएगा। यहाँ यह एक अर्बियम- डाल दिया गया लेजर फाइबर में इस्तेमाल किया गया था लेकिन बाद में सभी आवश्यक उपकरण आसानी से उपलब्ध है यह ytterbium डाल दिया गया फाइबर लेजर करने के लिए आसानी से हस्तांतरणीय है। यह गैर-पारंपरिक तरंग दैर्ध्य पर परिचालन लेज़रों के लिए अधिक चुनौतीपूर्ण हो सकता है लेकिन यह निश्चित रूप से संभव है। और अधिक परीक्षण ऐसे सॉलिटन लेजर, फैला नाड़ी लेजर, लेजर similariton और क्षणिक सॉलिटन लेजर के रूप में विभिन्न व्यवस्थाओं के फैलाव को इसके लागू सत्यापित करने के लिए आवश्यक है।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgements

लेखकों इलेक्ट्रॉनिक्स के विषय में बहुमूल्य मदद के लिए ईसाई ओलिवर और फिलिप Chrétien का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं, मोटरयुक्त ध्रुवीकरण नियंत्रक के साथ समर्थन के लिए GIGA संकल्पना इंक एरिक गिरार्ड, प्रोफेसर वास्तविक वले कई उपयोगी विचार विमर्श के लिए वाणिज्यिक Polarimeter और प्रोफेसर मिशेल Piche के ऋण के लिए ।

प्रकृति एट टेक्नोलॉजीज (FRQNT), प्राकृतिक विज्ञान और कनाडा के इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (NSERC) और कनाडा गर्मियों में नौकरियों - इस काम Fonds डे Recherche डु क्यूबेक द्वारा समर्थित किया गया।

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.

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References

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