Recent, Departamentul de Tehnologie și Sisteme Laser Spațiale și Astronautice al Institutului de Optică și Mașini de Precizie din Shanghai (SIPM), Academia Chineză de Științe (CAS), a făcut progrese importante în cercetarea stabilizării frecvenței laserului cu interferometru cu fibre. Pentru prima dată, grupul de cercetare adoptă diferite axe de polarizare ale unei fibre care păstrează polarizarea pentru a construi un sistem de stabilizare a frecvenței cu interferometru dublu, care este utilizat pentru blocarea frecvenței laserului și compensarea fluctuațiilor de frecvență cauzate de temperatura fibrei, profitând de diferitele variații. răspunsurile defazărilor celor două componente de polarizare la temperatură, respectiv. Rezultatele sunt publicate în Optics Letters sub titlul „Laser stabilizat cu FDL insensibil la temperatură folosind un interferometru dublu pe bază de PMF”. Rezultatele au fost publicate în Optic Letters.
Aplicarea laserelor ultrastabilizate în domeniul măsurătorilor de precizie impune cerințe tot mai mari asupra performanței laserelor. Laserele cu frecvență stabilizată din fibre bazate pe linii de întârziere de fibră au atras atenția datorită compactității și fiabilității lor ridicate și a capacității lor de a realiza reglarea rapidă a frecvenței în bandă largă. Astăzi, stabilitatea de frecvență pe termen scurt a unor astfel de lasere ultrastabilizate este limitată în principal de zgomotul termic intrinsec al fibrei, în timp ce stabilitatea pe termen lung se deteriorează rapid din cauza perturbărilor de temperatură. Ecranarea termică cu mai multe straturi în vid și măsurile de control al temperaturii în mai multe etape sunt folosite mai des pentru a suprima perturbările de temperatură, care cresc complexitatea sistemului și limitează astfel aplicarea largă a laserelor stabilizate în frecvență, iar noi abordări sunt necesare urgent pentru a rezolva această problemă.
Fig. 1 Diagrama schematică a laserului cu frecvență stabilizată cu interferometru dublu
Fibrele care păstrează polarizarea pot transmite simultan fascicule cu două stări de polarizare ortogonale între ele și pot menține stabilă starea de polarizare a luminii transmise. Deoarece axele rapide și lente ale unei fibre care păstrează polarizarea au coeficienți termo-optici diferiți, ele răspund diferit la temperatură. Echipa a exploatat această proprietate utilizând axele rapide și lente ale fibrei care păstrează polarizarea pentru a transmite simultan lumina laser, formând un interferometru cu fibre bidirecționale cu parametri diferiți. Frecvența laserului este blocată la unul dintre interferometre, iar fluctuațiile temperaturii fibrei provoacă modificări ale intervalului optic al interferometrului, care, la rândul său, provoacă fluctuații ale frecvenței laserului stabilizat. Semnalele de diferență de fază extrase din cele două interferometre pot fi caracterizate ca fluctuații ale diferenței de interval optic al transmisiei laser în cele două direcții de polarizare ale fibrei, care sunt în mare măsură corelate cu schimbările de temperatură pe calea fibrei. Utilizarea semnalului de diferență de fază extras pentru a compensa variația de frecvență a laserului stabilizat în frecvență poate suprima fluctuația de frecvență cauzată de aceeași fluctuație de temperatură cu un factor mai mare de 25. În acest fel, sensibilitatea la temperatură a laserului stabilizat în frecvență poate fi îmbunătățit semnificativ, stabilitatea frecvenței pe termen lung poate fi îmbunătățită, iar laserul cu interferometru cu fibră stabilizată în frecvență poate fi promovat pentru a fi utilizat în detectarea undelor gravitaționale în spațiu și în alte câmpuri.
Figura 2 Fluctuația frecvenței (a) și stabilitatea frecvenței (b) înainte și după compensarea laserului stabilizat în frecvență
