Jump to content

    

Температурные артефакты в PM-волокне

В лазерной оптике абсолютный неуч. Но нужно ввести излучение с лазера, конкретно DL pro 850 nm Toptica Photonics, в волокно и вывести обратно. Для этого куплены: родные каплер - FiberDock, волокно - #OK-000679 (PM, т.к. сохранение поляризации крайне необходимо) и коллиматор: FiberOut. Все устойства оконцованы разъёмами FC/APC. Юстировка ввода излучения в световод в руках профана - неразрешимая задача. Но после долгого кручения удалось ввести и вывести примерно 30% мощности (где-то 15mW из 45). Однако это только первые трудности, т.к. основные проблемы проявились далее. Сигнал спектроскопии, где используется далее этот луч, оказался крайне чувствителен к волне холода с кондиционера в помещении. Возникают осцилляции, почти синус, с частотой, зависящей от скорости изменения температуры.

Скудные познания привели к предположению о кручении вектора поляризации - и это в PM-волокне! Т.к. сигнал спектроскопии чувствителен к поляризации. Общая оптическая мощность на контрольном фотодиоде при этом стабильна. Однако поляризационная плёнка из битого LCD-экрана смартфона перед фотодиодом сразу показала амплитудную модуляцию.

Прав ли я в своих измышлениях? Как такое может быть в правильном волокне? И главное, как побороть этот эффект? Все технические подробности могу изложить

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

что будет, если снизить мощность излучения в волокне на порядок?

Если я правильно понимаю, в сердцевину диаметром около 3 мкм Вы вводите 15 мВт мощности, т.е. получается плотность мощности 1,7 кВт/мм2. При таких уровнях в стекле возможны нелинейные эффекты (вращение плоскости поляризации под действием магнитного поля и т.п.).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за ценную мысль. Действительно, цифра поражает. Но. Оптоволоконные устройства чисто нэйтивные: всё от Toptica Photonics через официального поставщика (Евролэйз) по специальному запросу. Фокусер FiberDock непосредственно прикручивается к корпусу лазера DLpro, так что изменить вводную мощность тоже не могу. Также добавлю, что в корпусе лазера размещён изолятор 80 dB - это на случай предположения о реакции уже не на волокно, а на излучатель.

Спасая меня, спасаете страну :crying:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сегодня лучшие специалисты и по совместительству гениальные учёные из ведущего института страны всё разъяснили и продемонстрировали. Проблема именно в поляризации

Share this post


Link to post
Share on other sites
Сегодня лучшие специалисты и по совместительству гениальные учёные из ведущего института страны всё разъяснили и продемонстрировали. Проблема именно в поляризации

и что говорят по поводу "как побороть"?

Share this post


Link to post
Share on other sites
и что говорят по поводу "как побороть"?

Немцы (Toptica Photonics AG) слишком уверены в совершенстве своих изделий. К сожалению для точного согласования и особенно в плане поляризации нужно отвинтить каплер с излучателя, разместить его на некотором удалении на кронштейне, а между лазером и каплером должны появиться: фазовая пластинка, четверть-волновая пластинка, 2 зеркала. Вот тогда можно вывести потом из волокна через коллиматор до 70% излучения и обеспечить стабильность линейной поляризации в диапазоне температур и вибраций. Т.е. даже PM-волокно требует ввода излучения с согласованием поляризации не хуже 0.5° !!! :crying: Придётся городить весь этот лабиринт

Share this post


Link to post
Share on other sites
А зеркала зачем? Вращать?

Главный элемент здесь фазовая пластинка (или кубик), с помощью неё и производится точное согласование поляризации. Четверть-волновая пластина - наверх сыта (типа чтобы назад всё было почище). А зеркала - дополнительное удобство для точного соблюдения углов ввода в полировку волокна. Эти регулировки есть, конечно в самом FiberDock'е, но это всё очень капризно. Именно в этом есть различия в исполнениях: в рубидиевом фонтане есть кубик и четверть волны (коструктив Thorlabs), в стронциевом КПН - фазовая пластинка и 2 зеркала. Принципиальных противоречий нет, есть просто предпочтения авторов этих монументальных творений

Edited by V&V

Share this post


Link to post
Share on other sites
Главный элемент здесь фазовая пластинка (или кубик), с помощью неё и производится точное согласование поляризации.

А вращать файбер для согласования поляризаций религия запрещает? Ведь есть fiber coupler с подстройкой углового положения световода. Ну или легко собирается из тех же торлабсовских mechanical stages. Там другая грабля может быть- паразитный резонатор на торце световода, возможно нужен световод со скошеным концом волокна.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А вращать файбер для согласования поляризаций религия запрещает? Ведь есть fiber coupler с подстройкой углового положения световода. Ну или легко собирается из тех же торлабсовских mechanical stages. Там другая грабля может быть- паразитный резонатор на торце световода, возможно нужен световод со скошеным концом волокна.

По-порядку. К сожалению, неверующий. А в fiber coupler по имени FiberDock от Toptic'и есть 3 варианта поляризации (вертикальная, горизонтальная и 45°) и небольшие добавочные вращения по углу. Однако далеко не айс крутить эти углы - сразу требуется повторная возня с фокусировкой, терпения не хватит. Не зря профессионалы категорически не допускают точного согласования штатными средствами. Далее. Не скажу за паразитный резонатор, но я же в первом посте сразу сказал, что файбер с полировкой APC !

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
А в fiber coupler по имени FiberDock от Toptic'и есть 3 варианта поляризации (вертикальная, горизонтальная и 45°) и небольшие добавочные вращения по углу.

Судя по схеме в юзермануале там с точной установкой по углу как раз проблемы могут быть.

Не скажу за паразитный резонатор, но я же в первом посте сразу сказал, что файбер с полировкой APC !

FiberDock специально завален по углу ( рисунок на странице 6 мануала) чтобы резонатора паразитного небыло. Но из за этого юстировка действительно становится эквилибристикой.

А покрытия APC разные бывают, кому и 98% ARC, а бывают и 4 девятки (99.99). Просто предупреждаю, что при переделке системы ввода луча можно нарваться на странные эффекты из за паразитного резонатора.

А какие расходимости у исходного пучка и каков апертурный угол волокна?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
FiberDock специально завален по углу ( рисунок на странице 6 мануала) чтобы резонатора паразитного небыло. Но из за этого юстировка действительно становится эквилибристикой.

 

А какие расходимости у исходного пучка и каков апертурный угол волокна?

Да, специальный клин (без него-для просто PC) и, да, эквилибристика.

 

Исходный пучок (DLpro) коллимированный, пятно примерно 1*3 мм. Волокно NA=0.12 (MFD=5.5um)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Исходный пучок (DLpro) коллимированный, пятно примерно 1*3 мм. Волокно NA=0.12 (MFD=5.5um)

Так тут нет коррекции fast-slow axis, тогда может понадобится цилиндрическая оптика для коррекции. А коллиматор какой между лазером и волокном? Линза, асферика, грин?

Поляриметр в наличии есть чтобы проверит поляризацию как лазера, так и после волокна?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Так тут нет коррекции fast-slow axis, тогда может понадобится цилиндрическая оптика для коррекции. А коллиматор какой между лазером и волокном? Линза, асферика, грин?

Поляриметр в наличии есть чтобы проверит поляризацию как лазера, так и после волокна?

Опять же в первом посте я сказал, что в оптике я неуч. Обычный радист. Поэтому такие нюансы по мне тяжелы. Коллимация от лазерного диода делается оптикой внутри излучателя DLpro (сам излучатель размером в кирпич - типовой конструктив Toptica Photonics. Там, в излучателе, ещё есть внешний резонатор на пьезорешётке им Хэнша, пельтье для точности поддержания температуры 1mK, магнитный оптический изолятор внушительных размеров). В качестве поляриметра у меня плёнка из разбитого LCD смартфона :biggrin:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Итог для закрытия темы. Провёл много экспериментов с поляризацией, даже, в конце концов, встроил фазовые пластины в лазерные излучатели. Причём, тонкую подстройку, т.е. вращение реализовал в одном случае с помощью магнитной подвески, в другом - на шарикоподшипнике! Всё это никакой-то там Thorlabs, а наш советский друг-напильник :rolleyes: В результате уменьшил пульсации на порядок. Но и это для наших дел недопустимо много :crying:

Короче, отказываюсь от волоконных световодов - минусов больше. Возвращаюсь к фри спэйс.

P.S. Думал и об электронной компенсации. Но управлять поляризацией нечем, а просто вычитать из сигнала не получится, т.к. есть не только дрейф сигнала от изменения поляризации, но и шумовая составляющая, которая тянется по спектру довольно далеко - наши максимальные частоты модуляции петли ЧАП не выбирают эффект с достаточной точностью.

Всем спасибо

Edited by V&V

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this