Nyligen har Department of Space and Astronautical Laser Technology and Systems vid Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), gjort viktiga framsteg i forskningen om fiberinterferometerlaserfrekvensstabilisering. För första gången antar forskargruppen olika polarisationsaxlar för en polarisationsbevarande fiber för att konstruera ett dubbelt interferometer frekvensstabiliseringssystem, som används för att låsa laserfrekvensen och kompensera frekvensfluktuationen som orsakas av fibertemperaturen genom att dra fördel av de olika svaren av fasskiftningarna av de två polarisationskomponenterna på temperaturen, respektive. Resultaten publiceras i Optics Letters under titeln "Temperature insensitive FDL-stabilized laser using a PMF-based dual interferometer". Resultaten publicerades i Optics Letters.
Användningen av ultrastabiliserade lasrar inom området precisionsmätningar ställer ökande krav på lasrarnas prestanda. Helfiberfrekvensstabiliserade lasrar baserade på fiberfördröjningslinjer har uppmärksammats på grund av sin höga kompakthet och tillförlitlighet, och deras förmåga att uppnå snabb bredbandsfrekvensinställning. Idag är den kortsiktiga frekvensstabiliteten hos sådana ultrastabiliserade lasrar huvudsakligen begränsad av fiberns inneboende termiska brus, medan den långsiktiga stabiliteten försämras snabbt på grund av temperaturstörningar. Vakuum flerskikts värmeskärmning och flerstegs temperaturkontrollåtgärder används oftare för att undertrycka temperaturstörningar, vilket ökar systemets komplexitet och därmed begränsar den breda tillämpningen av frekvensstabiliserade lasrar, och nya tillvägagångssätt behövs omgående för att lösa detta problem.
Fig. 1 Schematiskt diagram av dubbel interferometer frekvensstabiliserad laser
Bias-bevarande fibrer kan samtidigt sända strålar med två polarisationstillstånd ortogonala mot varandra och hålla polarisationstillståndet för det transmitterade ljuset stabilt. Eftersom de snabba och långsamma axlarna hos en förspänningsbevarande fiber har olika termoptiska koefficienter, svarar de olika på temperaturen. Teamet utnyttjade den här egenskapen genom att använda de snabba och långsamma axlarna hos den förspänningsbevarande fibern för att sända laserljus samtidigt och bilda en tvåvägs fiberinterferometer med olika parametrar. Laserfrekvensen är låst till en av interferometrarna och fluktuationer i fibertemperaturen orsakar förändringar i interferometerns optiska räckvidd, vilket i sin tur orsakar fluktuationer i den stabiliserade laserns frekvens. Fasskillnadssignalerna som extraheras från de två interferometrarna kan karakteriseras som fluktuationer i den optiska intervallskillnaden för lasertransmissionen i fiberns två polarisationsriktningar, vilka är starkt korrelerade med temperaturförändringarna i fiberbanan. Att använda den extraherade fasskillnadssignalen för att kompensera för frekvensvariationen hos den frekvensstabiliserade lasern kan undertrycka frekvensfluktuationen orsakad av samma temperaturfluktuation med en faktor på mer än 25. På detta sätt kan temperaturkänsligheten hos den frekvensstabiliserade lasern kan förbättras avsevärt, den långsiktiga frekvensstabiliteten kan förbättras och fiberinterferometerns frekvensstabiliserade laser kan främjas för att användas vid detektering av gravitationsvågor i rymden och andra fält.
Figur 2 Frekvensfluktuation (a) och frekvensstabilitet (b) före och efter kompensation av frekvensstabiliserad laser
