출력 편광 측정을 통해 비선형 편광 회전 광섬유 레이저의 모드 잠금의 자동화
Summary
A protocol to detect and automate mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser is presented. The detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs is used to command the alignment of an intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions.
Abstract
레이저가 모드 잠금 될 때, 레이저 공진기 길이에 의해 결정 반복률 초단 펄스 트레인을 방출한다. 이 문서는 미리 조정 된 비선형 편광 회전 파이버 레이저의 모드 잠금을 강제 할 수있는 새로운 저렴 절차를 설명합니다. 잠금 모드가 발생하면이 절차는 출력 편광 상태의 급격한 변화의 검출에 기초한다. 이러한 변화는 모드 잠금 상태를 찾기 위해 내부 공동 편광 제어기의 배향을 명령하는 데 사용된다. 보다 구체적으로, 제 스톡스 파라미터의 값은 레이저가 모드 잠금 상태로 전환 될 때 또한, 급격한 변화를 겪게, 편광 제어기의 각도가 스위프되는 경우 다르며. 이 갑작스러운 변화를 모니터링하는 편광 제어기의 정렬 명령 모드 잠금을 향해 레이저를 구동하기 위해 사용될 수있는 실제 쉬운 검출 신호를 제공한다. 이 모니터링은 일부를 공급함으로써 달성된다편광 분석기 신호의 제 스톡스 파라미터를 측정. 레이저 모드 잠금 상태로 전환 될 때 분석기에서이 매개 변수 중 읽기에 급격한 변화가 발생합니다. 이 때, 편광 제어기 필요한 각도 고정 유지된다. 조정이 완료된다. 이 과정은 광 스펙트럼 분석기, RF 스펙트럼 분석기, 전자 펄스 카운터 또는 이광자 흡광 또는 제 고조파 생성에 기초한 비선형 검출 기법에 연결된 다이오드 같은 장치를 사용하여 기존의 자동화 절차로 대체 방법을 제공한다. 이 직선 편광 회전에 의해 잠겨 레이저 모드에 적합하다. 특히 1,550 nm의 파장에서, 저렴한 수단을 필요로 비교적 쉽게 구현할 수 있으며, 이는 전술 한 기술에 비해 발생하는 생산 및 작업 비용을 낮춘다.
Introduction
이 문서의 목적은 비선형 편광 회전 파이버 레이저의 모드 잠금 (ML)를 얻는 자동 정렬 절차를 제공하는 것이다. 설정해서 자기 시동 제어 시스템의 ML에 도착 후 레이저의 출력 신호의 편광을 측정함으로써 ML 체제 검출 :이 절차는 두 가지 중요한 단계에 기초한다.
섬유 레이저는 현재 광학에서 중요한 도구가되었다. 이들은 간섭 근적외선의 효율적인 소스 및 그들은 이제 전자기 스펙트럼의 중 적외선 부분 내로 연장된다. 낮은 비용과 사용의 용이성은 고체 레이저와 같은 일관된 빛의 다른 소스들에게 매력적인 대안을 만들었습니다. 파이버 레이저는 초단 펄스 ML기구 섬유 캐비티에 삽입된다 (100 FSEC 이하)을 제공 할 수있다. 이러한 비선형 루프 거울과 포화 흡수 등이 ML 메커니즘을 설계하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 이들 중 하나는, 널리 사용되는 F또는 단순성은 신호 1,2- 비선형 편광 회전 (NPR)에 기초한다. 그것은 레이저 공동의 섬유에 전파로 신호의 편광 타원의 강도에 비례하는 회전을 겪는다는 사실을 이용한다. 캐비티 편광자를 삽입하여,이 NPR은 신호의 왕복 동안에 강도 의존 손실을 이끈다.
레이저는 그 편광 상태를 제어함으로써, ML에 강제 될 수있다. 효과적으로 신호의 고 전력 부분이 손실 (도 1)을 낮추기 위해 실시되고 레이저를 턴온 및 저전력 잡음 신호로부터 시작되는 경우 결국 광 초단 펄스의 형성으로 이어질 것이다. 그러나,이 방법의 단점은 편광 상태 제어기 (PSC)가 적절 ML을 얻기 위해 정렬되어야한다는 것이다. 일반적으로, 운전자는 고속 P와 레이저의 출력 신호를 PSC의 위치를 변경하고 분석하여 수동 ML 발견hotodiode, 광 스펙트럼 분석기 나 비선형 광학 자동 상관기. 즉시 펄스 발광이 감지 될 때, 운전자는 레이저 ML 때문에 PSC의 위치를 변화 멈춘다. 물론 자동으로 효율에 중요한 이득에 이르게 자기 시작에 레이저를 받고. 이것은 레이저 정렬 또는 조작자가 또 다시 정렬 절차를 통과해야하기 때문에 캐비티 구성 변경 섭동을받을 때, 특히 사실이다. 지난 10 년간, 다른 방법이 자동화를 달성하기 위해 제안되었다. Hellwig 외. 3 ML 검출하는 모든 섬유 분할의 진폭 편광계와 신호의 편광 상태의 완전 분석을 조합하여 편광을 제어하는 피에조 압착기를 사용했다. Radnarotov 외. (4) ML을 검출하는 RF 스펙트럼 분석에 기초하여 액정 판 PSC를 사용했다. 쉔 등. 5 압전 압착기를 사용편광 ML 검출하는 광 다이오드 / 고속 카운터 시스템을 제어한다. 최근 진화 알고리즘에 기초한 전략이되는 검출 intensimetric 2 차 상관기 및 광 스펙트럼 분석기와 조합하여 높은 대역폭의 포토 다이오드에 의해 제공되게한다. 제어 후 캐비티 내부 6 개의 전자 중심 PSC를 행한다.
이 문서는 ML에 광섬유 레이저를 강제 자동화 기술에 ML과 그 응용 프로그램을 검출하는 혁신적인 방법을 설명합니다. 레이저의 ML 검출 PSC의 각도로 스위프 신호의 출력 편광 상태가 어떻게 변하는지를 분석함으로써 달성된다. 도시 된 바와 같이, ML로 천이 출력 신호의 스톡스 파라미터 중 하나를 측정함으로써 감지 편광 상태의 급격한 변화와 관련된다. 펄스가 CW 신호보다 더 강렬하고 더 중요한 NPR 특급을받을 것이라는 사실lains이 변경. 레이저의 출력이 즉시 캐비티 편광자 앞에 위치하기 때문에,이 위치 펄스의 편광 상태는 CW 신호의 편광 상태 (도 2)에서 상이하고, ML 상태를 구별하기 위해 사용될 것이다. 이 절차와 최초의 실험 구현의 이론적 측면은 올리비에 등의 알에 발표되었다. (7). 이 글에서 강조 절차, 그 한계와 장점의 기술적 측면에있을 것입니다.
이러한 기술은 구현하기가 비교적 간단하고 ML 상태를 검출하고 ML을 얻기 위해 레이저의 배향을 자동화하는 복잡한 측정 장치를 필요로하지 않는다. 프로그램 인터페이스를 통해 외부 조정 PSC가 필요합니다. 다른 PSC를 원칙적으로 사용할 수 : 모터, 광 자기 결정 또는 전동 모든 섬유 PSC 기반 O 회전 압전 압착기, 액정, 파형 판N 조이고 섬유 (8)를 왜곡. 이 글에서, 후자는 모든 섬유 동력 야오 형 PSC를 사용한다. 고가의 상용 편광계를 사용할 수 편광 상태를 검출한다. 제 스톡스 파라미터 값이 필요하기 때문에,이 문서에 나타낸 바와 같이 단, 두 개의 포토 다이오드와 조합하여 편광 빔 스플리터는 충분할 것이다.
이러한 모든 구성 요소들은 광범위하게 사용되는 어븀 첨가 광섬유 레이저를위한 저렴하다. 이 절차에 따라 피드백 루프는 몇 분 ML을 찾을 수 있습니다. 이 응답 시간은 파이버 레이저의 대부분의 애플리케이션에 적합하며, 기존의 다른 기술들에 비교된다. 실제로 응답 시간 신호의 편광을 분석하는 전자 장치에 의해 제한된다. 절차 similariton 9 어븀 첨가 광섬유 레이저 여기 적용되었지만 마지막으로,이를 상기 언급 된 장치 또는 equivalen 자마자 임의 NPR 계 섬유 레이저에 이용 될 수있다t 관심의 파장에서 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
출력 편광 측정에 기초하여, 피드백 루프를 사용하여 NPR 광섬유 링 레이저의 ML을 자동화하는 것이 가능하다는 것을 보였다. 이 작업을 실현하기는 공동의 조정 PSC를 삽입 중요하다. 공동의 출력 결합기는 CW 신호의 편광 상태의 펄스 신호 (도 2) 사이의 차이를보기 위해 단지 편광자 전에 위치한다. ML 찾을 수 있도록 PSC의 복굴절 미리 조정되어야하며 펌프 전력은 공동으로 단일 펄스?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 전자 제품에 관한 귀중한 도움을 기독교 올리비에와 필립 크레 티앙 씨에게 감사의 말씀을, 전동 편광 제어기와 지원 기가 개념 사 에릭 지라드, 교수 실제 발레 많은 유익한 토론 상업 선광과 교수 미셸 Piché의 대출 .
자연 등 기술 (FRQNT), 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구위원회 (NSERC)과 캐나다 여름 채용 -이 작품은 퐁 드 공들인 뒤 퀘벡에 의해 지원되었다.
Materials
| 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. |
References
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