Professori Zhao Yong Northeastern Universitystä, apulaistutkija Wu Han Sichuanin yliopistosta, apulaistutkija Ma Rui Shenzhenin yliopistosta ja professori Wang Zinan Kiinan elektroniikkatieteen ja teknologian yliopistosta ovat äskettäin tehneet yhteistyötä hahmotellakseen edistystä satunnaisten kuitulaserien spektriohjauksen mekanismi, ominaisuudet ja sovellukset. He esittelivät kattavasti korkean spektrin puhtauden, kapeakaistaisen ulostulon, joustavan aallonpituuden virityksen ja moniaallonpituisen lähdön omaavien satunnaiskuitulaserien tutkimuksen edistymisen, tiivistivät lyhyesti spektriohjaukseen perustuvien satunnaiskuitulaserien sovelluksen ja odottivat kehitysnäkymiä, tutkimusta. satunnaisten spektriohjaukseen perustuvien kuitulaserien kohtaamat haasteet.
Uuden tyyppisenä satunnaisena laserina satunnaiskuitulaser on ollut viime vuosikymmenen aikana kehitetty tutkimuksen hotspot. Verrattuna perinteisiin kuitulasereihin, joissa on kiinteä resonanssiontelorakenne, satunnaiset kuitulaserit eivät vaadi tarkkoja resonanssiontelorakenteita ja niillä on suurempi rakenteellinen suunnitteluvapaus. Satunnaiskuitulasereilla on etuja muunnostehokkuuden, suuntaavuuden, kustannusten jne. suhteen, ja ne voivat tarjota hyvän alustan erityyppisten korkean suorituskyvyn lasereiden rakentamiseen. Erityisesti satunnaiskuitulasereilla, jotka perustuvat erilaisiin vahvistusvälineisiin, on erinomainen aallonpituuden joustavuus ja ne voivat saavuttaa mielivaltaisen aallonpituuden laserlaseroinnin 1-2,1 µm:n kaistalla. Viime vuosina tutkijat ovat tehneet syvällistä teoreettista ja kokeellista tutkimusta satunnaisten kuitulaserien spektriominaisuuksista. Spektrisäädön avulla satunnaiset kuitulaserit osoittavat korkean spektripuhtauden, kapean kaistanleveyden ja usean aallonpituuden tuottavuuden. Lisäksi satunnaiskuitulasereilla, joilla on ainutlaatuiset spektriominaisuudet, on laajat sovellusmahdollisuudet valokuituviestinnässä, kuituoptisessa tunnistuksessa, pilkuttomassa kuvantamisessa, superjatkuvuuden generoinnissa, epälineaarisessa taajuusmuunnoksessa, keski-infrapunalaserpumppulähteissä ja laser- ohjattu inertiaalinen fuusio (kuva 1).
Satunnaiskuitulaserien spektriominaisuuksien perustutkimus
Satunnaiskuitulaserien spektriominaisuuksien teoreettiseksi kuvaamiseksi ja analysoimiseksi ja niiden fysikaalisten lakien tutkimiseksi tutkijat ovat ehdottaneet spektririippuvaista tehon vakaan tilan tasapainomallia, epälineaarista Schrödinger-mallia ja aaltodynamiikkamallia lähtötehon tarkkaan arvioimiseen. ja satunnaisten kuitulaserien spektrinmuutosprosessi. Viime vuosina tutkijat ovat kokeellisesti tutkineet satunnaisten kuitulaserien spektraalisia tilastollisia ominaisuuksia, ottaneet käyttöön satunnaisten kuitulaserien replikasymmetriaa ja käyttäneet spin lasiteoriaan perustuvia tilastollisia analyysimenetelmiä tutkiakseen satunnaisten kuitulaserien häiriötä ja epälineaarisia vuorovaikutuksia.
Satunnaiskuitulaserit, joilla on erinomainen aallonpituuden joustavuus
Hyödytään erilaisista vahvistusmekanismeista, mukaan lukien kolmannen asteen epälineaarinen tehostevahvistus (kuten stimuloitu Raman-sironta ja stimuloitu Brillouin-sironta) ja harvinaisten maametallien ionien doping aktiivinen vahvistus (kuten ytterbium-, erbium-, erbium/ytterbium-, vismutti- ja tuliumilla seostetut aktiiviset kuidut), satunnaiset kuitulaserit voivat toimia 1-2,1 µm:n kaistalla. Kiinteitä pumppuja käyttävissä satunnaiskuitulasereissa virittävien suodattimien tai aallonpituudesta riippuvien pistepeilien yhdistäminen ja suodattimien tai pistepeilien keskiaallonpituuden vaihtaminen voi saavuttaa tasaisen ja tehokkaan aallonpituuden virityksen laajalla alueella. Lisäksi ottamalla käyttöön aallonpituusohjelmoitavia pistepeilejä, satunnaiskuitulaserien spektriä voidaan ohjelmoida ja jatkuvasti virittää suunnitellun spektrimuodon mukaan. Erityisesti laajakaistapistepeileihin ja takaisinsirontapalautteeseen perustuvissa peräkkäisissä satunnaisissa Raman-kuitulasereissa laserin aallonpituutta voidaan virittää jatkuvasti laajalla alueella muuttamalla suoraan pumpun aallonpituutta ja pumpun tehoa.
Satunnaisten kuitulaserien spektriohjaus
Cascaded random Raman -kuitulasereilla on erinomainen aallonpituuden joustavuus. Kuitenkin kaskadimuunnosprosessin aikana jäljelle jäävä matalaluokkainen Stokes-valo saa laserin spektrin puhtauden heikkenemään. Ottamalla käyttöön uudentyyppisen aika-alueen stabiilin pumppulähteen (kuten epäkoherentti laajakaistavahvistettu spontaani emissiopumppaus, ytterbium-seostettu satunnainen kuitulaserpumppaus ja linjaleveydellä laajennettu yksitaajuinen laserpumppaus) tutkijat ovat saaneet aikaan erilaisia peräkkäisiä satunnaisia Raman-kuituja. laserit, joilla on korkea spektripuhtaus. Toisaalta suurella pumpun teholla, johon vaikuttavat epälineaariset vaikutukset, kuten neliaaltosekoitus ja kuidun ristivaihemodulaatio, täysin avoimen onkalon satunnaisen kuitulaserin lähtöspektrikaistanleveys on yleensä useiden nanometrien luokkaa. . Kapeakaistaisten satunnaisten kuitulaserien avulla voidaan saavuttaa kapeakaistaisia satunnaisia kuitulasereita lisäämällä erilaisia pisteheijastimia, joissa on säädettävä spektri. muotoa ja kaistanleveyttä puoliavoimen onkalon satunnaiseen kuitulaserrakenteeseen tai käyttämällä erilaisia vahvistusvälineitä (kuten stimuloitu Brillouin-sironta) ja erilaisia passiivikuituja (kuten polarisaatiota ylläpitävä kuitu, korkeasiroinen kuitu) ja optimoimalla pumppaus järjestelmä. Lisäksi satunnaisten kuitulaserien moniaallonpituinen ulostulo voidaan saavuttaa lisäämällä laseriin spektrisuodatuselementtejä tai käyttämällä kaskadoitua stimuloitua Brillouin-sirontavahvistusta.
Spektriohjaukseen perustuvien satunnaiskuitulaserien käyttö
Satunnaisten kuitulaserien rakennesuunnittelu ja joustava aallonpituuden muunnos tekevät niistä sopivampia laserlaseroinnin toteuttamiseen erikoiskaistoilla, jotka vastaavat sovellusten tarpeita, kuten hajautettu signaalinvahvistus, korkea signaali-kohinasuhteen kuitutunnistin, epälineaarinen taajuusmuunnos ja keskipituus. infrapuna pumppaus. Samaan aikaan verrattuna resonanssiontelorakenteisiin perustuviin kuitulasereihin, spektraalisesti mallittomilla satunnaiskuitulasereilla on todettu olevan parempi aika-alueen stabiilisuus. Siksi satunnaisilla kuitulasereilla on suurempia etuja sovellusskenaarioissa, joissa laserlähteen vakauden vaatimukset ovat korkeat. Lisäksi satunnaisten kuitulaserien alhainen koherenssi ja spektrinen ohjattavuus mahdollistavat niiden ainutlaatuisen sovelluspotentiaalin korkean suorituskyvyn kuvantamisessa ja laserohjatussa inertiarajoitusfuusiossa.
