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

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

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 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. İstenilen kavite tasarımı ile sığdırmak için erbiyum katkılı fiber ve diğer tüm fiber Pigtailed bileşenleri kesin. NOT: sun…

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 …

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 gereki…

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.