Наскоро Департаментът по космически и астронавтически лазерни технологии и системи на Шанхайския институт по оптика и прецизни машини (SIPM), Китайската академия на науките (CAS), постигна важен напредък в изследването на стабилизиране на честотата на лазерен интерферометър с влакна. За първи път изследователската група приема различни поляризационни оси на влакно, запазващо поляризацията, за да конструира система за стабилизиране на честотата с двоен интерферометър, която се използва за заключване на честотата на лазера и компенсиране на флуктуацията на честотата, причинена от температурата на влакното, като се възползва от различните отговори на фазовите измествания на двата поляризационни компонента към температурата, съответно. Резултатите са публикувани в Optics Letters под заглавието „Температурно нечувствителен FDL-стабилизиран лазер, използващ двоен интерферометър, базиран на PMF“. Резултатите са публикувани в Optics Letters.
Прилагането на ултрастабилизирани лазери в областта на прецизните измервания поставя все по-големи изисквания към производителността на лазерите. Изцяло влакнести честотно стабилизирани лазери, базирани на линии за забавяне на влакна, привлякоха вниманието поради тяхната висока компактност и надеждност и способността им да постигнат бърза широколентова честотна настройка. Днес краткосрочната честотна стабилност на такива ултрастабилизирани лазери е ограничена главно от присъщия топлинен шум на влакното, докато дългосрочната стабилност се влошава бързо поради температурни смущения. Вакуумното многослойно топлинно екраниране и многостепенните мерки за контрол на температурата се използват по-често за потискане на температурните смущения, които увеличават сложността на системата и по този начин ограничават широкото приложение на честотно стабилизирани лазери и спешно са необходими нови подходи за решаване на този проблем.
Фиг. 1 Схематична диаграма на лазер с двоен интерферометър, стабилизиран по честота
Запазващите отклонението влакна могат едновременно да предават лъчи с две състояния на поляризация, ортогонални едно на друго, и да поддържат стабилно състоянието на поляризация на предаваната светлина. Тъй като бързите и бавните оси на влакното, запазващо отклонението, имат различни термооптични коефициенти, те реагират различно на температурата. Екипът използва това свойство, като използва бързите и бавните оси на влакното, запазващо отклонението, за да предава лазерна светлина едновременно, образувайки двупосочен интерферометър с различни параметри. Честотата на лазера е заключена към един от интерферометрите и колебанията в температурата на влакното причиняват промени в оптичния обхват на интерферометъра, което от своя страна причинява колебания в честотата на стабилизирания лазер. Сигналите на фазовата разлика, извлечени от двата интерферометъра, могат да се характеризират като колебания в разликата в оптичния диапазон на лазерното предаване в двете посоки на поляризация на влакното, които са силно свързани с температурните промени в пътя на влакното. Използването на извлечения сигнал за фазова разлика за компенсиране на честотната промяна на честотно стабилизирания лазер може да потисне честотната флуктуация, причинена от същата температурна флуктуация, с коефициент повече от 25. По този начин температурната чувствителност на честотно стабилизирания лазер могат да бъдат значително подобрени, дългосрочната стабилност на честотата може да бъде подобрена и честотно стабилизираният лазер с влакнен интерферометър може да бъде насърчен да се използва при откриването на гравитационни вълни в космоса и други полета.
Фигура 2 Флуктуация на честотата (a) и стабилност на честотата (b) преди и след компенсация на честотно стабилизиран лазер
