Gần đây, Khoa Công nghệ và Hệ thống Laser Vũ trụ và Vũ trụ của Viện Quang học và Máy chính xác Thượng Hải (SIPM), Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), đã đạt được tiến bộ quan trọng trong nghiên cứu ổn định tần số laser giao thoa kế sợi quang. Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu sử dụng các trục phân cực khác nhau của sợi bảo toàn phân cực để xây dựng hệ thống ổn định tần số giao thoa kế kép, được sử dụng để khóa tần số laser và bù dao động tần số do nhiệt độ sợi gây ra bằng cách tận dụng các đặc điểm khác nhau. phản ứng của sự dịch pha của hai thành phần phân cực tương ứng với nhiệt độ. Các kết quả được công bố trên tạp chí Optics Letters với tiêu đề "Laser ổn định FDL không nhạy nhiệt độ sử dụng giao thoa kế kép dựa trên PMF". Kết quả được công bố trên tạp chí Optics Letters.
Việc ứng dụng laser siêu ổn định trong lĩnh vực đo lường chính xác đặt ra yêu cầu ngày càng cao về hiệu suất của laser. Các laser ổn định tần số toàn sợi quang dựa trên các đường trễ sợi quang đã thu hút sự chú ý nhờ độ nén và độ tin cậy cao cũng như khả năng điều chỉnh tần số băng thông rộng nhanh. Ngày nay, độ ổn định tần số ngắn hạn của các laser siêu ổn định như vậy chủ yếu bị hạn chế bởi nhiễu nhiệt nội tại của sợi quang, trong khi độ ổn định lâu dài suy giảm nhanh chóng do nhiễu loạn nhiệt độ. Các biện pháp che chắn nhiệt đa lớp chân không và kiểm soát nhiệt độ nhiều tầng thường được sử dụng nhiều hơn để ngăn chặn sự nhiễu loạn nhiệt độ, làm tăng độ phức tạp của hệ thống và do đó hạn chế ứng dụng rộng rãi của laser ổn định tần số, và các phương pháp mới là rất cần thiết để giải quyết vấn đề này.
Hình 1. Sơ đồ của laser ổn định tần số giao thoa kế kép
Sợi bảo toàn phân cực có thể truyền đồng thời các chùm tia có hai trạng thái phân cực trực giao với nhau và giữ ổn định trạng thái phân cực của ánh sáng truyền qua. Vì trục nhanh và trục chậm của sợi bảo toàn độ lệch có hệ số quang nhiệt khác nhau nên chúng phản ứng khác nhau với nhiệt độ. Nhóm nghiên cứu đã khai thác đặc tính này bằng cách sử dụng trục nhanh và trục chậm của sợi bảo toàn độ lệch để truyền ánh sáng laser đồng thời, tạo thành giao thoa kế sợi hai chiều với các thông số khác nhau. Tần số laser bị khóa đối với một trong các giao thoa kế và sự dao động về nhiệt độ sợi quang gây ra những thay đổi trong phạm vi quang học của giao thoa kế, từ đó gây ra sự dao động về tần số của laser ổn định. Các tín hiệu lệch pha được trích ra từ hai giao thoa kế có thể được mô tả là sự dao động về chênh lệch phạm vi quang của truyền laser theo hai hướng phân cực của sợi, có mối tương quan cao với sự thay đổi nhiệt độ trong đường đi của sợi. Sử dụng tín hiệu lệch pha được trích xuất để bù cho sự thay đổi tần số của laser ổn định tần số có thể triệt tiêu sự dao động tần số do cùng một biến động nhiệt độ gây ra bởi hệ số lớn hơn 25. Theo cách này, độ nhạy nhiệt độ của laser ổn định tần số có thể được cải thiện đáng kể, độ ổn định tần số lâu dài có thể được tăng cường và laser ổn định tần số giao thoa kế sợi quang có thể được quảng bá để sử dụng trong việc phát hiện sóng hấp dẫn trong không gian và các trường khác.
Hình 2 Sự dao động tần số (a) và độ ổn định tần số (b) trước và sau khi bù laser ổn định tần số
