Πρόσφατα, το Τμήμα Διαστημικής και Αστροναυτικής Τεχνολογίας και Συστημάτων Λέιζερ του Ινστιτούτου Οπτικής και Μηχανημάτων Ακριβείας της Σαγκάης (SIPM), της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (CAS), σημείωσε σημαντική πρόοδο στην έρευνα της σταθεροποίησης συχνότητας λέιζερ συμβολόμετρου ινών. Για πρώτη φορά, η ερευνητική ομάδα υιοθετεί διαφορετικούς άξονες πόλωσης μιας ίνας διατήρησης πόλωσης για να κατασκευάσει ένα σύστημα σταθεροποίησης συχνότητας διπλού συμβολόμετρου, το οποίο χρησιμοποιείται για το κλείδωμα της συχνότητας του λέιζερ και την αντιστάθμιση της διακύμανσης συχνότητας που προκαλείται από τη θερμοκρασία της ίνας εκμεταλλευόμενοι τις διαφορετικές αποκρίσεις των μετατοπίσεων φάσης των δύο συνιστωσών πόλωσης στη θερμοκρασία, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο Optics Letters με τίτλο "Temperature insensitive FDL-stabilized laser using a PMF-based dual interferometer". Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Optics Letters.
Η εφαρμογή εξαιρετικά σταθεροποιημένων λέιζερ στον τομέα των μετρήσεων ακριβείας θέτει αυξανόμενες απαιτήσεις στην απόδοση των λέιζερ. Τα λέιζερ με σταθεροποίηση συχνότητας όλων των ινών που βασίζονται σε γραμμές καθυστέρησης ινών έχουν τραβήξει την προσοχή λόγω της υψηλής συμπαγούς και αξιοπιστίας τους και της ικανότητάς τους να επιτυγχάνουν γρήγορο συντονισμό συχνότητας ευρυζωνικότητας. Σήμερα η βραχυπρόθεσμη σταθερότητα συχνότητας τέτοιων εξαιρετικά σταθεροποιημένων λέιζερ περιορίζεται κυρίως από τον εγγενή θερμικό θόρυβο της ίνας, ενώ η μακροπρόθεσμη σταθερότητα επιδεινώνεται γρήγορα λόγω των διαταραχών της θερμοκρασίας. Η πολυστρωματική θωράκιση κενού και τα μέτρα ελέγχου θερμοκρασίας πολλαπλών σταδίων χρησιμοποιούνται συχνότερα για την καταστολή των διαταραχών της θερμοκρασίας, οι οποίες αυξάνουν την πολυπλοκότητα του συστήματος και περιορίζουν έτσι την ευρεία εφαρμογή σταθεροποιημένων με συχνότητα λέιζερ και απαιτούνται επειγόντως νέες προσεγγίσεις για την επίλυση αυτού του προβλήματος.
Εικ. 1 Σχηματικό διάγραμμα διπλού συμβολόμετρου λέιζερ σταθεροποιημένης συχνότητας
Οι ίνες που διατηρούν την προκατάληψη μπορούν ταυτόχρονα να μεταδώσουν δέσμες με δύο καταστάσεις πόλωσης ορθογώνιες μεταξύ τους και να διατηρήσουν σταθερή την κατάσταση πόλωσης του εκπεμπόμενου φωτός. Δεδομένου ότι οι γρήγοροι και αργοί άξονες μιας ίνας διατήρησης μεροληψίας έχουν διαφορετικούς θερμοοπτικούς συντελεστές, ανταποκρίνονται διαφορετικά στη θερμοκρασία. Η ομάδα εκμεταλλεύτηκε αυτή την ιδιότητα χρησιμοποιώντας τους γρήγορους και αργούς άξονες της ίνας διατήρησης της προκατάληψης για να μεταδώσει ταυτόχρονα το φως λέιζερ, σχηματίζοντας ένα αμφίδρομο συμβολόμετρο ινών με διαφορετικές παραμέτρους. Η συχνότητα του λέιζερ είναι κλειδωμένη σε ένα από τα συμβολόμετρα και οι διακυμάνσεις στη θερμοκρασία της ίνας προκαλούν αλλαγές στο οπτικό εύρος του συμβολόμετρου, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί διακυμάνσεις στη συχνότητα του σταθεροποιημένου λέιζερ. Τα σήματα διαφοράς φάσης που εξάγονται από τα δύο συμβολόμετρα μπορούν να χαρακτηριστούν ως διακυμάνσεις στη διαφορά οπτικού εύρους της μετάδοσης λέιζερ στις δύο κατευθύνσεις πόλωσης της ίνας, οι οποίες συσχετίζονται σε μεγάλο βαθμό με τις αλλαγές θερμοκρασίας στη διαδρομή της ίνας. Η χρήση του εξαγόμενου σήματος διαφοράς φάσης για την αντιστάθμιση της διακύμανσης συχνότητας του σταθεροποιημένου με συχνότητα λέιζερ μπορεί να καταστείλει τη διακύμανση συχνότητας που προκαλείται από την ίδια διακύμανση θερμοκρασίας κατά περισσότερο από 25. Με αυτόν τον τρόπο, η ευαισθησία θερμοκρασίας του λέιζερ σταθεροποιημένης συχνότητας μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά, η μακροπρόθεσμη σταθερότητα συχνότητας μπορεί να βελτιωθεί και το λέιζερ σταθεροποιημένου με συμβολόμετρο ινών μπορεί να προωθηθεί ώστε να χρησιμοποιηθεί στην ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων στο διάστημα και σε άλλα πεδία.
Σχήμα 2 Διακύμανση συχνότητας (α) και σταθερότητα συχνότητας (β) πριν και μετά την αντιστάθμιση του σταθεροποιημένου με συχνότητα λέιζερ
