Šangajski institut za optičke strojeve napreduje u laserima s femtosekundnim vlaknima koji se temelje na zaključavanju moda pomoću Twisted Sagnac interferometra

Nedavno je istraživački tim iz Odjela za svemirsku i astronautičku lasersku tehnologiju i sustave, Šangajski institut za optiku i precizne strojeve, Kineska akademija znanosti (SIPM), predložio upleteni Sagnacov interferometar i primijenio ga na optički laserski sustav kako bi ostvario mod- zaključano samopokretanje i oblikovanje impulsa, a srodni rezultati istraživanja objavljeni su u Journal of Lightwave Technology pod naslovom "Femtosecond fiber laser mode" Povezani rezultati istraživanja objavljeni su u Journal of Lightwave Technology pod naslovom "Femtosecond fiber laser mode" -zaključano uvrnutim Sagnacovim interferometrom".
Sagnac interferometri s optičkim vlaknima široko su korišteni u poljima navigacije, senzora i lasera, itd. Struktura zajedničkog puta Sagnac interferometara ima i prednosti i nedostatke. Jedan je da nema potrebe za preciznom kontrolom duljine između optičkih putova, što je bitno za robusnu interferometriju. Drugi je da je propusnost petlje Sagnac vlakana fiksna i ne može se slobodno podešavati, tako da se konvencionalni laseri s vlaknima s devet šupljina temeljeni na interferometrijskim petljama sa Sagnac vlaknima suočavaju s problemom da se zaključanost moda ne može fleksibilno prilagoditi.
U ovoj studiji istraživači predlažu upleteni Sagnacov interferometar čija se fazna prednapon može kontinuirano podešavati. Uvođenjem fuzijskog spoja od 90 stupnjeva u Sagnac petlju i iskorištavanjem dvoloma vlakna koje čuva prednapon, može se uvesti i prilagoditi linearna razlika u faznom pomaku u smjeru kazaljke na satu i suprotno od njega. Kada se primijeni na laserski sustav s vlaknima s devet šupljina, samopokretanje zaključavanja moda može se postići postavljanjem odgovarajuće propusnosti. Eksperimentalni rezultati pokazuju da rastezanjem vlakna radi promjene linearne razlike faznog pomaka, laser može ostvariti prebacivanje različitih načina rada. Optimiziranjem razlike faznog pomaka mogu se generirati laserski impulsi sa spektralnom širinom pojasa od 31 nm i trajanjem impulsa od 160 fs na frekvenciji ponavljanja od 24,5 MHz.
Studija realizira kontinuiranu prilagodbu prijenosa interferencijskog prstena Sagnac vlakna u stvarnom vremenu, što pruža veću fleksibilnost i kontrolu lasera s devet šupljina zaključanog načina rada, te poboljšava izglede njegove primjene u poljima kao što su optičko mjeriteljstvo i senzori.
Ovaj rad podržali su Udruga mladih inovatora Kineske akademije znanosti, Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine i Šangajska zaklada za prirodne znanosti.

Slika 1. Shematski dijagram Sagnac interferometra s upletenim vlaknima.

Slika 2. Dijagram eksperimentalne postavke femtosekundnog vlaknastog lasera temeljenog na zaključavanju moda Sagnac interferometra s upletenim vlaknima.

Slika 3 Spectralna modulacija i karakteristike vremenske domene za različite linearne razlike faznog pomaka u smjeru kazaljke na satu i suprotno od njega i nelinearne razlike faznog pomaka.