For nylig har Department of Space and Astronautical Laser Technology and Systems ved Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), gjort vigtige fremskridt i forskningen i fiberinterferometer-laserfrekvensstabilisering. For første gang vedtager forskergruppen forskellige polarisationsakser for en polarisationsbevarende fiber for at konstruere et dobbelt interferometer frekvensstabiliseringssystem, som bruges til at låse laserfrekvensen og kompensere for frekvensudsving forårsaget af fibertemperaturen ved at drage fordel af de forskellige reaktioner af faseforskydningerne af de to polarisationskomponenter til henholdsvis temperaturen. Resultaterne er publiceret i Optics Letters under titlen "Temperature insensitive FDL-stabilized laser using a PMF-based dual interferometer". Resultaterne blev offentliggjort i Optics Letters.
Anvendelsen af ultrastabiliserede lasere inden for præcisionsmålinger stiller stigende krav til lasernes ydeevne. All-fiber frekvensstabiliserede lasere baseret på fiber forsinkelseslinjer har tiltrukket sig opmærksomhed på grund af deres høje kompaktitet og pålidelighed, og deres evne til at opnå hurtig bredbåndsfrekvenstuning. I dag er den kortsigtede frekvensstabilitet af sådanne ultrastabiliserede lasere hovedsageligt begrænset af fiberens iboende termiske støj, mens den langsigtede stabilitet forringes hurtigt på grund af temperaturforstyrrelser. Vakuum flerlags varmeafskærmning og flertrins temperaturkontrolforanstaltninger bruges oftere til at undertrykke temperaturforstyrrelser, som øger systemets kompleksitet og dermed begrænser den brede anvendelse af frekvensstabiliserede lasere, og nye tilgange er tvingende nødvendige for at løse dette problem.
Fig. 1 Skematisk diagram af dobbelt interferometer frekvensstabiliseret laser
Bias-bevarende fibre kan samtidigt transmittere stråler med to polarisationstilstande ortogonale i forhold til hinanden og holde polarisationstilstanden af det transmitterede lys stabil. Da de hurtige og langsomme akser af en bias-bevarende fiber har forskellige termoptiske koefficienter, reagerer de forskelligt på temperaturen. Holdet udnyttede denne egenskab ved at bruge de hurtige og langsomme akser af den bias-bevarende fiber til at transmittere laserlys samtidigt og danne et tovejs fiberinterferometer med forskellige parametre. Laserfrekvensen er låst til et af interferometrene, og udsving i fibertemperaturen forårsager ændringer i interferometrets optiske rækkevidde, hvilket igen forårsager udsving i frekvensen af den stabiliserede laser. Faseforskelsignalerne udtrukket fra de to interferometre kan karakteriseres som fluktuationer i den optiske områdeforskel af lasertransmissionen i de to polarisationsretninger af fiberen, som er stærkt korrelerede med temperaturændringerne i fiberbanen. Brug af det udtrukne faseforskelsignal til at kompensere for frekvensvariationen af den frekvensstabiliserede laser kan undertrykke frekvenssvingningen forårsaget af den samme temperaturudsving med en faktor på mere end 25. På denne måde kan temperaturfølsomheden af den frekvensstabiliserede laser undertrykke kan forbedres væsentligt, den langsigtede frekvensstabilitet kan forbedres, og fiberinterferometerets frekvensstabiliserede laser kan fremmes til at blive brugt til detektering af gravitationsbølger i rummet og andre felter.
Figur 2 Frekvensudsving (a) og frekvensstabilitet (b) før og efter kompensation af frekvensstabiliseret laser
