Нещодавно відділ космічних і астронавтичних лазерних технологій і систем Шанхайського інституту оптики та точного машинобудування (SIPM) Китайської академії наук (CAS) досяг значного прогресу в дослідженні лазерної стабілізації частоти волоконного інтерферометра. Дослідницька група вперше використовує різні осі поляризації волокна, що зберігає поляризацію, щоб побудувати подвійну систему стабілізації частоти інтерферометра, яка використовується для фіксації частоти лазера та компенсації коливань частоти, викликаних температурою волокна, використовуючи переваги різних реакції фазових зсувів двох компонент поляризації на температуру відповідно. Результати опубліковані в Optics Letters під назвою «Температурно-нечутливий FDL-стабілізований лазер із використанням подвійного інтерферометра на основі PMF». Результати були опубліковані в Optics Letters.
Застосування ультрастабілізованих лазерів у галузі точних вимірювань висуває підвищені вимоги до продуктивності лазерів. Повноволоконні частотно-стабілізовані лазери на основі волоконних ліній затримки привернули увагу завдяки своїй високій компактності та надійності, а також здатності досягати швидкого широкосмугового налаштування частоти. Сьогодні короткочасна стабільність частоти таких ультрастабілізованих лазерів в основному обмежена внутрішнім тепловим шумом волокна, тоді як довгострокова стабільність швидко погіршується через температурні збурення. Для придушення температурних збурень частіше використовуються вакуумні багатошарові теплозахисні засоби та багатоступінчасті заходи контролю температури, які ускладнюють систему і тим самим обмежують широке застосування частотно-стабілізованих лазерів, і для вирішення цієї проблеми терміново потрібні нові підходи.
Рис. 1 Принципова схема подвійного інтерферометра зі стабілізацією частоти
Волокна, що зберігають зміщення, можуть одночасно передавати промені з двома ортогональними один до одного станами поляризації та підтримувати стан поляризації світла, що проходить, стабільним. Оскільки швидкі та повільні осі волокна зі збереженням зсуву мають різні термооптичні коефіцієнти, вони по-різному реагують на температуру. Команда використала цю властивість, використовуючи швидку та повільну осі волокна зі збереженням зміщення для одночасної передачі лазерного світла, утворюючи двосторонній волоконний інтерферометр з різними параметрами. Частота лазера прив’язана до одного з інтерферометрів, і коливання температури волокна викликають зміни в оптичному діапазоні інтерферометра, що, у свою чергу, викликає коливання частоти стабілізованого лазера. Сигнали різниці фаз, отримані з двох інтерферометрів, можна охарактеризувати як коливання різниці оптичних діапазонів лазерного випромінювання в двох напрямках поляризації волокна, які сильно корелюють зі змінами температури на шляху волокна. Використання вилученого сигналу різниці фаз для компенсації зміни частоти частотно-стабілізованого лазера може пригнічувати частотні коливання, викликані тією самою температурною флуктуацією, більш ніж у 25 разів. Таким чином температурна чутливість частотно-стабілізованого лазера можна значно покращити, довгострокову стабільність частоти можна підвищити, а частотно-стабілізований лазер волоконного інтерферометра можна використовувати для виявлення гравітаційних хвиль у космосі та інших полях.
Рисунок 2 Коливання частоти (а) і стабільність частоти (б) до і після компенсації частотно-стабілізованого лазера
