Anvendelse av enfrekvens halvlederlaser i presis måling av lysbølgeinterferens

Anvendelse avEnkeltfrekvens halvlederlaseri presis måling av lysbølgeinterferens
Bruken av enkeltfrekvenshalvlederlaserinnen presisjonsmålefelt som fiberoptiske hydrofoner og bakkelyttinginterferometre diskuteres, og den viktigste påvirkningen av laserytelse på ytelsen til interferometersystemer analyseres i dybden.

Kjernestruktur og systemets virkemåte: Det fiberoptiske hydrofonsystemet består hovedsakelig av et sensorhode og et interferometer (med MZ-interferometeret som eksempel). Grunnprinsippet er at lydsignalet (lydtrykket Δp) virker på sensorhodet og forårsaker endringer i lengden og brytningsindeksen til sensorfiberen som er viklet rundt den hule sylinderen, og dermed introduserer endringer i den optiske banen. Denne lille endringen i den optiske banen (dvs. faseendring) detekteres med høy følsomhet av et interferometer.

1. Sensorhode: Kjernefunksjonen er å konvertere lydvibrasjoner til endringer i interferometerets optiske bane. Følsomhetskoeffisienten s er relatert til faktorer som fiberlengde L, og lengre sensorfibre er gunstige for å forbedre systemfølsomheten.
2. Interferometer: Det er det «beste våpenet» for å oppdage små faseendringer. Utgangslysintensiteten har et cosinusforhold med faseforskjellen. Ved å stabilisere den statiske faseforspenningen φ₀ ved det ortogonale driftspunktet ((m+1/2) π), kan systemet oppnå den høyeste deteksjonsfølsomheten.
3. Viktige lyskildeparametere som påvirker systemytelsen: Artikkelen fokuserer på å analysere begrensningene til laserytelse for å oppnå høy faseoppløsning (med et mål på ≤ 1 μ rad).
4. LaserFrekvensstøy og linjebredde: Frekvensstøyen fra laseren kan forårsake interferensfasestøy, og dermed redusere synligheten av interferensfranser. For et interferometer med en optisk baneforskjell på omtrent 1 meter, må laserens linjebredde være mindre enn omtrent 30 Hz for å oppnå en faseoppløsning på 1 μ rad. Dette er et svært høyt krav for frekvensstabiliteten tillyskilde.
5. Laserstøyintensitet: Den relative intensitetsstøyen (RIN) fra laseren vil bli direkte konvertert til fasefeil i interferenssignalet. For å oppnå en faseoppløsning på 1 μ rad ved en typisk deteksjonslyseffekt (~100 μ W), må laserens RIN reduseres til under -120 dB. Dette er et svært høyt krav for stabiliteten til lyskildens intensitet.

Oppsummert, ved å analysere det fiberoptiske hydrofonsystemet, utdypes de strenge kravene til kjernelyskilden – enfrekvens halvlederlaser – når det gjelder ekstremt smal linjebredde (høyfrekvensstabilitet) og ekstremt lavintensitetsstøy i presisjonsmåling basert på interferensprinsippet, og utfordringene med laserfrekvensstabilisering i storskala systemapplikasjoner presenteres.