ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग के लिए लेजर स्रोत प्रौद्योगिकी भाग दो

ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग के लिए लेजर स्रोत प्रौद्योगिकी भाग दो

2.2 एकल तरंगदैर्ध्य स्वीपलेजर स्रोत

लेजर सिंगल वेवलेंथ स्वीप को साकार करने का मूल उद्देश्य उपकरण के भौतिक गुणों को नियंत्रित करना है।लेज़रआउटपुट तरंगदैर्ध्य को ट्यून करने के उद्देश्य से, कैविटी में दोलनशील अनुदैर्ध्य मोड के नियंत्रण और चयन को प्राप्त करने के लिए, कैविटी (आमतौर पर ऑपरेटिंग बैंडविड्थ की केंद्र तरंगदैर्ध्य) का उपयोग किया जाता है। इसी सिद्धांत के आधार पर, 1980 के दशक में ही, ट्यूनेबल फाइबर लेजरों का निर्माण मुख्य रूप से लेजर के परावर्तक सिरे को परावर्तक विवर्तन ग्रेटिंग से बदलकर और विवर्तन ग्रेटिंग को मैन्युअल रूप से घुमाकर और ट्यून करके लेजर कैविटी मोड का चयन करके किया गया था। 2011 में, झू एट अल. ने संकीर्ण लाइनविड्थ के साथ एकल-तरंगदैर्ध्य ट्यूनेबल लेजर आउटपुट प्राप्त करने के लिए ट्यूनेबल फिल्टर का उपयोग किया। 2016 में, रेले लाइनविड्थ संपीड़न तंत्र को दोहरी-तरंगदैर्ध्य संपीड़न पर लागू किया गया, अर्थात्, दोहरी-तरंगदैर्ध्य लेजर ट्यूनिंग प्राप्त करने के लिए FBG पर तनाव लागू किया गया, और साथ ही आउटपुट लेजर लाइनविड्थ की निगरानी की गई, जिससे 3 एनएम की तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग रेंज प्राप्त हुई। लगभग 700 हर्ट्ज की लाइनविड्थ के साथ दोहरी-तरंगदैर्ध्य स्थिर आउटपुट प्राप्त हुआ। 2017 में, झू एट अल. ने ग्राफीन और माइक्रो-नैनो फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग का उपयोग करके एक ऑल-ऑप्टिकल ट्यूनेबल फिल्टर बनाया, और ब्रिलौइन लेजर नैरोइंग तकनीक के साथ संयोजन करके, 1550 एनएम के निकट ग्राफीन के फोटोथर्मल प्रभाव का उपयोग करते हुए 750 हर्ट्ज जितनी कम लेजर लाइनविड्थ और 3.67 एनएम की तरंगदैर्ध्य सीमा में 700 मेगाहर्ट्ज़/मिलीमीटर की फोटोकंट्रोल्ड तीव्र और सटीक स्कैनिंग प्राप्त की। जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है। उपरोक्त तरंगदैर्ध्य नियंत्रण विधि मूल रूप से लेजर कैविटी में डिवाइस के पासबैंड केंद्र तरंगदैर्ध्य को प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से बदलकर लेजर मोड चयन को साकार करती है।

चित्र 5 (ए) ऑप्टिकल-नियंत्रणीय तरंगदैर्ध्य का प्रायोगिक सेटअप-ट्यूनेबल फाइबर लेजरऔर मापन प्रणाली;

(b) नियंत्रक पंप की वृद्धि के साथ आउटपुट 2 पर आउटपुट स्पेक्ट्रा

2.3 श्वेत लेजर प्रकाश स्रोत

श्वेत प्रकाश स्रोत के विकास ने विभिन्न चरणों का अनुभव किया है, जैसे कि हैलोजन टंगस्टन लैंप, ड्यूटेरियम लैंप,सेमीकंडक्टर लेजरसुपरकंटिनम प्रकाश स्रोत। विशेष रूप से, सुपर ट्रांजिएंट पावर वाले फेम्टोसेकंड या पिकोसेकंड पल्स के उत्तेजना के तहत, सुपरकंटिनम प्रकाश स्रोत वेवगाइड में विभिन्न क्रमों के गैर-रेखीय प्रभाव उत्पन्न करता है, और स्पेक्ट्रम बहुत विस्तृत हो जाता है, जो दृश्य प्रकाश से निकट अवरक्त तक के बैंड को कवर कर सकता है, और इसमें मजबूत सुसंगतता होती है। इसके अलावा, विशेष फाइबर के फैलाव और गैर-रेखीयता को समायोजित करके, इसके स्पेक्ट्रम को मध्य-अवरक्त बैंड तक भी बढ़ाया जा सकता है। इस प्रकार के लेजर स्रोत का उपयोग कई क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया गया है, जैसे ऑप्टिकल सुसंगतता टोमोग्राफी, गैस का पता लगाना, जैविक इमेजिंग आदि। प्रकाश स्रोत और गैर-रेखीय माध्यम की सीमाओं के कारण, प्रारंभिक सुपरकंटिनम स्पेक्ट्रम मुख्य रूप से ठोस-अवस्था लेजर द्वारा ऑप्टिकल ग्लास को पंप करके दृश्य सीमा में सुपरकंटिनम स्पेक्ट्रम उत्पन्न किया जाता था। तब से, ऑप्टिकल फाइबर अपने उच्च गैर-रेखीय गुणांक और छोटे संचरण मोड क्षेत्र के कारण वाइडबैंड सुपरकंटिनम उत्पन्न करने के लिए धीरे-धीरे एक उत्कृष्ट माध्यम बन गया है। प्रमुख अरैखिक प्रभावों में चार-तरंग मिश्रण, मॉड्यूलेशन अस्थिरता, स्व-चरण मॉड्यूलेशन, क्रॉस-चरण मॉड्यूलेशन, सॉलिटॉन विभाजन, रमन प्रकीर्णन, सॉलिटॉन स्व-आवृत्ति विस्थापन आदि शामिल हैं, और प्रत्येक प्रभाव का अनुपात उत्तेजना पल्स की पल्स चौड़ाई और फाइबर के फैलाव के अनुसार भिन्न होता है। सामान्यतः, अब सुपरकंटिनम प्रकाश स्रोत मुख्य रूप से लेजर शक्ति को बढ़ाने और स्पेक्ट्रल रेंज का विस्तार करने की दिशा में अग्रसर है, और इसके सुसंगतता नियंत्रण पर ध्यान दिया जाता है।

3 सारांश

यह शोधपत्र फाइबर सेंसिंग तकनीक को समर्थन देने वाले लेजर स्रोतों का सारांश और समीक्षा प्रस्तुत करता है, जिनमें नैरो लाइनविड्थ लेजर, सिंगल फ्रीक्वेंसी ट्यूनेबल लेजर और ब्रॉडबैंड व्हाइट लेजर शामिल हैं। फाइबर सेंसिंग के क्षेत्र में इन लेजरों की अनुप्रयोग आवश्यकताओं और विकास की स्थिति का विस्तृत परिचय दिया गया है। इनकी आवश्यकताओं और विकास की स्थिति का विश्लेषण करके यह निष्कर्ष निकाला गया है कि फाइबर सेंसिंग के लिए आदर्श लेजर स्रोत किसी भी बैंड और किसी भी समय पर अति-संकीर्ण और अति-स्थिर लेजर आउटपुट प्राप्त कर सकता है। इसलिए, हम नैरो लाइनविड्थ लेजर, ट्यूनेबल नैरो लाइनविड्थ लेजर और वाइड गेन बैंडविड्थ वाले व्हाइट लाइट लेजर से शुरुआत करते हैं और इनके विकास का विश्लेषण करके फाइबर सेंसिंग के लिए आदर्श लेजर स्रोत को साकार करने का एक प्रभावी तरीका खोजते हैं।