Vieno dažnio puslaidininkinio lazerio taikymas tiksliam šviesos bangų interferencijos matavimui

TaikymasVieno dažnio puslaidininkinis lazerisTikslus šviesos bangų interferencijos matavimas
Vieno dažnio taikymaspuslaidininkinis lazerisAptariama lazerio veikimo įtaka tiksliųjų matavimų srityse, tokiose kaip šviesolaidiniai hidrofonai ir antžeminiai interferometrai, ir išsamiai analizuojamas pagrindinis lazerio veikimo poveikis interferometrinių sistemų veikimui.

Sistemos pagrindinė struktūra ir veikimo principas: Šviesolaidinio hidrofono sistemą daugiausia sudaro jutimo galvutė ir interferometras (pavyzdys – MZ interferometras). Pagrindinis principas yra tas, kad garso signalas (garso slėgis Δp) veikia jutimo galvutę, sukeldamas aplink tuščiavidurį cilindrą apvynioto jutimo pluošto ilgio ir lūžio rodiklio pokyčius, taip pakeisdamas optinį kelią. Šis nedidelis optinio kelio pokytis (t. y. fazės pokytis) yra labai jautriai aptinkamas interferometru.

1. Jutiklio galvutė: Pagrindinė jos funkcija – garso vibracijas paversti interferometro optinio kelio pokyčiais. Jautrumo koeficientas s yra susijęs su tokiais veiksniais kaip pluošto ilgis L, o ilgesni jutimo pluoštai yra naudingi sistemos jautrumo gerinimui.
2. Interferometras: tai „geriausias ginklas“ mažiems fazės pokyčiams aptikti. Išėjimo šviesos intensyvumas yra kosinuso ryšys su fazės skirtumu. Stabilizuojant statinį fazės poslinkį φ ₀ ortogonaliame veikimo taške ((m+1/2) π), sistema gali pasiekti didžiausią aptikimo jautrumą.
3. Pagrindiniai šviesos šaltinio parametrai, turintys įtakos sistemos veikimui: Straipsnyje daugiausia dėmesio skiriama lazerio veikimo apribojimų analizei siekiant didelės fazinės skiriamosios gebos (kai tikslinė vertė ≤ 1 μrad).
4. LazerisDažnio triukšmas ir linijos plotis: lazerio dažnio triukšmas gali sukelti interferencinį fazinį triukšmą, taip sumažindamas interferencinių juostų matomumą. Interferometrui, kurio optinio kelio skirtumas yra apie 1 metrą, norint pasiekti 1 μrad fazės skiriamąją gebą, lazerio linijos plotis turi būti mažesnis nei apie 30 Hz. Tai labai aukštas reikalavimas lazerio dažnio stabilumui.šviesos šaltinis.
5. Lazerio intensyvumo triukšmas: lazerio santykinis intensyvumo triukšmas (RIN) bus tiesiogiai paverstas interferencinio signalo fazės paklaida. Norint pasiekti 1 μrad fazės skiriamąją gebą esant tipinei aptikimo šviesos galiai (~100 μW), lazerio RIN reikia sumažinti iki mažiau nei -120 dB. Tai labai aukštas reikalavimas šviesos šaltinio intensyvumo stabilumui.

Apibendrinant, analizuojant šviesolaidinę hidrofonų sistemą, išsamiai aprašomi griežti pagrindinio šviesos šaltinio – vieno dažnio puslaidininkinio lazerio – reikalavimai itin siauram linijos pločiui (aukšto dažnio stabilumui) ir itin mažo intensyvumo triukšmui atliekant tikslius matavimus, pagrįstus interferencijos principu, ir pateikiami lazerio dažnio stabilizavimo iššūkiai, su kuriais susiduriama didelio masto sistemų taikymuose.