Applicazione di u laser semiconduttore à frequenza unica in a misurazione precisa di l'interferenza di l'onda luminosa

Applicazione diLaser à semiconduttore à frequenza unicain a misurazione precisa di l'interferenza di l'onda luminosa
L'applicazione di a frequenza unicalaser à semiconduttorein campi di misurazione di precisione cum'è l'idrofoni à fibra ottica è l'interferometri d'ascolta à terra hè discussu, è l'impattu chjave di e prestazioni di u laser nantu à e prestazioni di i sistemi interferometrichi hè analizatu in prufundità.

Struttura centrale è principiu di funziunamentu di u sistema: U sistema idrofonu à fibra ottica hè cumpostu principalmente da una testa di rilevamentu è un interferometru (pigliendu cum'è esempiu l'interferometru MZ). U principiu basicu hè chì u signale sonoru (pressione sonora Δ p) agisce nantu à a testa di rilevamentu, pruvucendu cambiamenti in a lunghezza è in l'indice di rifrazione di a fibra di rilevamentu avvolta intornu à u cilindru cavu, introducendu cusì cambiamenti in u percorsu otticu. Stu picculu cambiamentu di percorsu otticu (vale à dì u cambiamentu di fase) hè rilevatu cù alta sensibilità da un interferometru.

1. Testa di sensore: A so funzione principale hè di cunvertisce e vibrazioni sonore in cambiamenti in u percorsu otticu di l'interferometru. U coefficientu di sensibilità s hè ligatu à fattori cum'è a lunghezza di a fibra L, è e fibre di rilevamentu più lunghe sò benefiche per migliurà a sensibilità di u sistema.
2. Interferometru: Hè a "meglio arma" per rilevà picculi cambiamenti di fase. L'intensità luminosa di uscita hà una relazione cosinusoidale cù a differenza di fase. Stabilizendu a polarizazione di fase statica φ ₀ à u puntu di funziunamentu ortogonale ((m+1/2) π), u sistema pò ottene a più alta sensibilità di rilevazione.
3. Parametri chjave di a fonte luminosa chì influenzanu e prestazioni di u sistema: L'articulu si cuncentra nantu à l'analisi di e limitazioni di e prestazioni di u laser per ottene una alta risoluzione di fase (cù un target di ≤ 1 μ rad).
4. LaserRumore di frequenza è larghezza di linea: U rumore di frequenza di u laser pò causà rumore di fase d'interferenza, riducendu cusì a visibilità di e frange d'interferenza. Per un interferometru cù una differenza di percorsu otticu di circa 1 metru, per ottene una risoluzione di fase di 1 μ rad, a larghezza di linea di u laser deve esse inferiore à circa 30 Hz. Questu hè un requisitu assai altu per a stabilità di frequenza di ufonte di luce.
5. Rumore d'intensità laser: U rumore d'intensità relativa (RIN) di u laser serà cunvertitu direttamente in errore di fase di u signale d'interferenza. Per ottene una risoluzione di fase di 1 μ rad à una putenza tipica di luce di rilevazione (~ 100 μ W), u RIN di u laser deve esse riduttu à menu di -120 dB. Questu hè un requisitu assai altu per a stabilità di l'intensità di a fonte luminosa.

In riassuntu, analizendu u sistema di idrofoni in fibra ottica, sò elaborati i requisiti stretti per a fonte luminosa principale - laser à semiconduttore à frequenza unica - in termini di larghezza di linea estremamente stretta (stabilità ad alta frequenza) è rumore d'intensità estremamente bassa in a misurazione di precisione basata annantu à u principiu di interferenza, è sò presentate e sfide di stabilizazione di a frequenza laser affrontate in l'applicazioni di sistemi à grande scala.