Äskettäin Kiinan tiedeakatemian (CAS) Shanghain optiikan ja tarkkuuskoneiden instituutin (SIPM) avaruus- ja astronautiikkalasertekniikan ja -järjestelmien osasto on edistynyt merkittävästi kuituinterferometrin lasertaajuuden stabiloinnin tutkimuksessa. Tutkimusryhmä ottaa ensimmäistä kertaa käyttöön polarisaatiota säilyttävän kuidun erilaisia polarisaatioakseleita rakentaakseen kaksoisinterferometrin taajuuden stabilointijärjestelmän, jota käytetään lasertaajuuden lukitsemiseen ja kuidun lämpötilan aiheuttaman taajuuden vaihtelun kompensoimiseen hyödyntäen kahden polarisaatiokomponentin vaihesiirtojen vasteet lämpötilaan, vastaavasti. Tulokset on julkaistu Optics Lettersissa otsikolla "Temperature insensitive FDL-stabilized laser using a PMF-based dual interferometer". Tulokset julkaistiin Optics Lettersissa.
Ultrastabiloitujen lasereiden käyttö tarkkuusmittauksissa asettaa kasvavia vaatimuksia lasereiden suorituskyvylle. Kuituviivelinjoihin perustuvat täyskuitutaajuusstabiloidut laserit ovat herättäneet huomiota niiden suuren kompaktiuden ja luotettavuuden sekä kyvyn saavuttaa nopean laajakaistaisen taajuuden virityksen ansiosta. Nykyään tällaisten ultrastabiloitujen lasereiden lyhytaikaista taajuuden stabiilisuutta rajoittaa pääasiassa kuidun sisäinen lämpökohina, kun taas pitkän aikavälin stabiilisuus heikkenee nopeasti lämpötilahäiriöiden vuoksi. Tyhjiömonikerroksisia lämpösuojauksia ja monivaiheisia lämpötilansäätötoimenpiteitä käytetään useammin vaimentamaan lämpötilahäiriöitä, jotka lisäävät järjestelmän monimutkaisuutta ja rajoittavat siten taajuusstabiloitujen lasereiden laajaa käyttöä, ja tämän ongelman ratkaisemiseksi tarvitaan kiireellisesti uusia lähestymistapoja.
Kuva 1 Kaaviokaavio kaksoisinterferometristä taajuusstabiloidusta laserista
Esijännitystä säilyttävät kuidut voivat samanaikaisesti lähettää säteitä kahdella toistensa suhteen kohtisuoralla polarisaatiotilalla ja pitää lähetettävän valon polarisaatiotilan vakaana. Koska esijännitystä säilyttävän kuidun nopealla ja hitaalla akselilla on erilaiset termooptiset kertoimet, ne reagoivat lämpötilaan eri tavalla. Tiimi hyödynsi tätä ominaisuutta käyttämällä esijännitystä säilyttävän kuidun nopeaa ja hidasta akselia lähettämään laservaloa samanaikaisesti, jolloin muodostui kaksisuuntainen kuituinterferometri, jolla on erilaiset parametrit. Lasertaajuus on lukittu johonkin interferometristä, ja kuidun lämpötilan vaihtelut aiheuttavat muutoksia interferometrin optisella alueella, mikä puolestaan aiheuttaa vaihteluita stabiloidun laserin taajuudessa. Kahdesta interferometristä erotettuja vaihe-erosignaaleja voidaan luonnehtia laserlähetyksen optisen etäisyyden vaihteluiksi kuidun kahdessa polarisaatiosuunnassa, jotka korreloivat voimakkaasti kuidun reitin lämpötilamuutosten kanssa. Poistetun vaihe-erosignaalin käyttäminen taajuudella stabiloidun laserin taajuusvaihtelun kompensoimiseen voi tukahduttaa saman lämpötilan vaihtelun aiheuttaman taajuuden vaihtelun kertoimella yli 25. Tällä tavalla taajuusstabiloidun laserin lämpötilaherkkyys voidaan parantaa merkittävästi, pitkän aikavälin taajuuden vakautta voidaan parantaa ja kuituinterferometrin taajuusstabiloitua laseria voidaan edistää käytettäväksi gravitaatioaaltojen havaitsemisessa avaruudessa ja muilla aloilla.
Kuva 2 Taajuusvaihtelu (a) ja taajuuden stabiilisuus (b) ennen ja jälkeen taajuusstabiloidun laserin kompensoinnin
