Recientemente, el Departamento de Tecnología y Sistemas Láser Espaciales y Astronáuticos del Instituto de Óptica y Maquinaria de Precisión de Shanghai (SIPM) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha logrado importantes avances en la investigación de la estabilización de frecuencia del láser de interferómetro de fibra. Por primera vez, el grupo de investigación adopta diferentes ejes de polarización de una fibra que preserva la polarización para construir un sistema de estabilización de frecuencia de interferómetro dual, que se utiliza para bloquear la frecuencia del láser y compensar la fluctuación de frecuencia causada por la temperatura de la fibra aprovechando las diferentes respuestas de los cambios de fase de los dos componentes de polarización a la temperatura, respectivamente. Los resultados se publican en Optics Letters con el título "Láser estabilizado por FDL insensible a la temperatura utilizando un interferómetro dual basado en PMF". Los resultados fueron publicados en Optics Letters.
La aplicación de láseres ultraestabilizados en el campo de las mediciones de precisión impone exigencias cada vez mayores al rendimiento de los láseres. Los láseres de frecuencia estabilizada totalmente de fibra basados en líneas de retardo de fibra han atraído la atención debido a su alta compacidad y confiabilidad, y su capacidad para lograr una rápida sintonización de frecuencia de banda ancha. Hoy en día, la estabilidad de frecuencia a corto plazo de estos láseres ultraestabilizados está limitada principalmente por el ruido térmico intrínseco de la fibra, mientras que la estabilidad a largo plazo se deteriora rápidamente debido a las perturbaciones de temperatura. El blindaje térmico multicapa al vacío y las medidas de control de temperatura de múltiples etapas se utilizan con mayor frecuencia para suprimir las perturbaciones de temperatura, que aumentan la complejidad del sistema y, por lo tanto, limitan la amplia aplicación de láseres de frecuencia estabilizada, y se necesitan urgentemente nuevos enfoques para resolver este problema.
Fig. 1 Diagrama esquemático del láser estabilizado con frecuencia de interferómetro dual
Las fibras que preservan la polarización pueden transmitir simultáneamente haces con dos estados de polarización ortogonales entre sí y mantener estable el estado de polarización de la luz transmitida. Dado que los ejes rápido y lento de una fibra que preserva la polarización tienen diferentes coeficientes termoópticos, responden de manera diferente a la temperatura. El equipo aprovechó esta propiedad utilizando los ejes rápido y lento de la fibra que preserva la polarización para transmitir luz láser simultáneamente, formando un interferómetro de fibra bidireccional con diferentes parámetros. La frecuencia del láser está bloqueada en uno de los interferómetros y las fluctuaciones en la temperatura de la fibra provocan cambios en el rango óptico del interferómetro, lo que a su vez provoca fluctuaciones en la frecuencia del láser estabilizado. Las señales de diferencia de fase extraídas de los dos interferómetros se pueden caracterizar como fluctuaciones en la diferencia de rango óptico de la transmisión láser en las dos direcciones de polarización de la fibra, que están altamente correlacionadas con los cambios de temperatura en la trayectoria de la fibra. El uso de la señal de diferencia de fase extraída para compensar la variación de frecuencia del láser estabilizado en frecuencia puede suprimir la fluctuación de frecuencia causada por la misma fluctuación de temperatura en un factor de más de 25. De esta manera, la sensibilidad a la temperatura del láser estabilizado en frecuencia Se puede mejorar significativamente, se puede mejorar la estabilidad de la frecuencia a largo plazo y se puede promover el uso del láser estabilizado en frecuencia del interferómetro de fibra en la detección de ondas gravitacionales en el espacio y otros campos.
Figura 2 Fluctuación de frecuencia (a) y estabilidad de frecuencia (b) antes y después de la compensación del láser estabilizado en frecuencia
