Redukce šumu laserové diody s využitím nevyváženého vláknového interferometru

0452400 - ÚPT 2016 RIV CZ cze J - Journal Article
Čížek, Martin - Šmíd, Radek - Hucl, Václav - Pham, Minh Tuan - Mikel, Břetislav - Lazar, Josef - Číp, Ondřej
Redukce šumu laserové diody s využitím nevyváženého vláknového interferometru.
[Laser diode noise reduction using unbalanced fiber interferometer.]
Jemná mechanika a optika. Roč. 60, č. 1 (2015), s. 30-32. ISSN 0447-6441
R&D Projects: GA ČR(CZ) GPP102/12/P962; GA ČR GAP102/10/1813; GA MŠMT ED0017/01/01; GA MŠMT EE2.4.31.0016
Institutional support: RVO:68081731
Keywords : interferometry * fiber optics * analog and digital electronics
Subject RIV: BH - Optics, Masers, Lasers

Měření délkových změn optických rezonátorů zpravidla vyžaduje použití laserů s úzkou spektrální šířkou čáry. Pro sledování celého rozsahu délkových změn je zapotřebí laser s velkou přeladitelností. Zdroje laserového záření založené na DFB laserových didodách disponují velkým rozsahem přeladění, jejich nevýhodou je však šířka čáry v řádu až jednotek MHz. Obvyklý způsob redukce šumu, a tím i zužování šířky spektrální čáry laserové diody, spočívá v rychlé elektronické stabilizaci její vlnové délky na etalonovou rezonátorovou kavitu, např. P-D-H metodou. Tím však ztrácíme přeladitelnost. neboť v takovém případě můžeme optickou frekvenci laseru fixovat pouze na množinu diskrétních hodnot odpovídajících jednotlivým módům použitého rezonátoru. Námi prezentovaná metoda využívá v roli optického kmitočtového diskriminátoru nevyvážený Michelsonův interferometr s heterodynní detekcí. S využitím rychlé zpětnovazební regulační smyčky řídící optickou frekvenci laseru jsme při zachování plné přeladitelnosti v celém pracovním rozsahu vlnových délek laseru schopni potlačit jeho frekvenční šum až o 60 dB, a tím i zúžit jeho spektrální čáru.

Measuring length changes of optical resonators usually requires using lasers with a narrow spectral linewidth. For tracking the whole interval of possible lengths a laser with a wide tunability is needed. Laser sources based on DFB laser diodes have required tunability range however their spectral linewidth is in the MHz order. An usual way of reducing the noise and hence the linewidth of a tunable laser is locking its optical frequency to an etalon cavity using f.e. a P-D-H setup. In this case, the tunability is reduced to a discrete set of frequency values corresponding to the modes of the etalon resonator. The method presented in this article uses the Michelson interferometer with heterodyne detection as an optical frequency discriminator. Using a fast servo loop controlling the optical frequency of a diode laser we are able to reduce the sideband noise of the laser by up to 60 dB and reduce its spectral linewidth.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0253418