Pred kratkim je Oddelek za vesoljsko in astronavtično lasersko tehnologijo in sisteme Šanghajskega inštituta za optiko in precizne stroje (SIPM) Kitajske akademije znanosti (CAS) dosegel pomemben napredek pri raziskavah laserske stabilizacije frekvence interferometra z vlakni. Raziskovalna skupina je prvič sprejela različne polarizacijske osi vlakna, ki ohranja polarizacijo, da bi izdelala sistem za stabilizacijo frekvence z dvojnim interferometrom, ki se uporablja za zaklepanje frekvence laserja in kompenzacijo nihanja frekvence, ki ga povzroča temperatura vlakna, z izkoriščanjem prednosti različnih odziva faznih premikov obeh polarizacijskih komponent na temperaturo oz. Rezultati so objavljeni v Optics Letters pod naslovom "Temperaturno neobčutljiv FDL-stabiliziran laser z uporabo dvojnega interferometra na osnovi PMF". Rezultati so bili objavljeni v Optics Letters.
Uporaba ultra-stabiliziranih laserjev na področju natančnih meritev postavlja vse večje zahteve glede delovanja laserjev. Frekvenčno stabilizirani laserji, ki temeljijo na optičnih zakasnitvah, so pritegnili pozornost zaradi svoje visoke kompaktnosti in zanesljivosti ter njihove zmožnosti doseganja hitre širokopasovne frekvence. Danes je kratkoročna frekvenčna stabilnost takšnih ultra-stabiliziranih laserjev omejena predvsem z intrinzičnim toplotnim šumom vlakna, medtem ko se dolgoročna stabilnost hitro poslabša zaradi temperaturnih motenj. Vakuumska večplastna toplotna zaščita in večstopenjski ukrepi za nadzor temperature se pogosteje uporabljajo za zatiranje temperaturnih motenj, ki povečujejo kompleksnost sistema in s tem omejujejo široko uporabo frekvenčno stabiliziranih laserjev, zato so za rešitev tega problema nujno potrebni novi pristopi.
Slika 1 Shematski diagram frekvenčno stabiliziranega laserja z dvojnim interferometrom
Vlakna, ki ohranjajo pristranskost, lahko hkrati oddajajo žarke z dvema polarizacijskima stanjema, pravokotnima drug na drugega, in ohranjajo stabilno polarizacijsko stanje oddane svetlobe. Ker imata hitra in počasna os vlakna, ki ohranja prednapetost, različne termooptične koeficiente, se različno odzivajo na temperaturo. Ekipa je izkoristila to lastnost z uporabo hitre in počasne osi vlakna, ki ohranja pristranskost, za hkraten prenos laserske svetlobe, ki tvori dvosmerni vlakneni interferometer z različnimi parametri. Frekvenca laserja je zaklenjena na enega od interferometrov, nihanje temperature vlaken pa povzroči spremembe v optičnem območju interferometra, kar posledično povzroči nihanje frekvence stabiliziranega laserja. Signale fazne razlike, ekstrahirane iz obeh interferometrov, je mogoče označiti kot nihanja v razliki optičnega obsega laserskega prenosa v obeh smereh polarizacije vlakna, ki so močno povezani s temperaturnimi spremembami na poti vlaken. Uporaba ekstrahiranega signala fazne razlike za kompenzacijo variacije frekvence frekvenčno stabiliziranega laserja lahko zmanjša nihanje frekvence, ki ga povzroči isto temperaturno nihanje, za faktor več kot 25. Na ta način je temperaturna občutljivost frekvenčno stabiliziranega laserja mogoče bistveno izboljšati, dolgoročno frekvenčno stabilnost je mogoče povečati in optični interferometer s frekvenčno stabiliziranim laserjem je mogoče promovirati za uporabo pri zaznavanju gravitacijskih valov v vesolju in drugih poljih.
Slika 2 Nihanje frekvence (a) in stabilnost frekvence (b) pred in po kompenzaciji frekvenčno stabiliziranega laserja
