เมื่อเร็วๆ นี้ กรมเทคโนโลยีและระบบเลเซอร์อวกาศและอวกาศของสถาบันทัศนศาสตร์และเครื่องจักรความแม่นยำแห่งเซี่ยงไฮ้ (SIPM) และสถาบันวิทยาศาสตร์จีน (CAS) มีความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการวิจัยการรักษาเสถียรภาพความถี่เลเซอร์ของไฟเบอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ เป็นครั้งแรกที่กลุ่มวิจัยใช้แกนโพลาไรเซชันที่แตกต่างกันของเส้นใยที่เก็บรักษาโพลาไรเซชันเพื่อสร้างระบบรักษาเสถียรภาพความถี่อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์คู่ ซึ่งใช้สำหรับล็อคความถี่เลเซอร์และชดเชยความผันผวนของความถี่ที่เกิดจากอุณหภูมิของเส้นใยโดยการใช้ประโยชน์จากความแตกต่างที่แตกต่างกัน การตอบสนองของการเปลี่ยนเฟสขององค์ประกอบโพลาไรเซชันทั้งสองต่ออุณหภูมิตามลำดับ ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ใน Optics Letters ภายใต้ชื่อ "เลเซอร์ที่มีความเสถียร FDL ที่ไม่ไวต่ออุณหภูมิโดยใช้เครื่องวัดอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์คู่ที่ใช้ PMF" ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์ใน Optics Letters
การใช้เลเซอร์ที่มีความเสถียรเป็นพิเศษในด้านการวัดที่แม่นยำทำให้มีความต้องการประสิทธิภาพของเลเซอร์เพิ่มมากขึ้น เลเซอร์ที่มีความเสถียรของความถี่ไฟเบอร์ทั้งหมดโดยใช้เส้นหน่วงเวลาของไฟเบอร์ดึงดูดความสนใจเนื่องจากมีขนาดกะทัดรัดและความน่าเชื่อถือสูง และความสามารถในการปรับความถี่บรอดแบนด์ที่รวดเร็ว ปัจจุบันความเสถียรของความถี่ระยะสั้นของเลเซอร์ที่มีความเสถียรเป็นพิเศษนั้นส่วนใหญ่ถูกจำกัดโดยสัญญาณรบกวนความร้อนภายในของไฟเบอร์ ในขณะที่ความเสถียรในระยะยาวจะลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากการรบกวนของอุณหภูมิ การป้องกันความร้อนหลายชั้นแบบสุญญากาศและมาตรการควบคุมอุณหภูมิแบบหลายขั้นตอนมักใช้เพื่อลดการรบกวนของอุณหภูมิ ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของระบบ และจำกัดการใช้เลเซอร์ที่มีความเสถียรของความถี่ในวงกว้าง และจำเป็นต้องมีแนวทางใหม่อย่างเร่งด่วนในการแก้ปัญหานี้
รูปที่ 1 แผนผังของเลเซอร์ที่มีความเสถียรของความถี่อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์คู่
เส้นใยรักษาอคติสามารถส่งลำแสงไปพร้อมกันโดยมีสถานะโพลาไรเซชันสองสถานะตั้งฉากซึ่งกันและกัน และรักษาสถานะโพลาไรเซชันของแสงที่ส่งให้คงที่ เนื่องจากแกนที่เร็วและช้าของเส้นใยรักษาอคติมีค่าสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติกที่แตกต่างกัน จึงตอบสนองต่ออุณหภูมิต่างกัน ทีมงานใช้ประโยชน์จากคุณสมบัตินี้โดยใช้แกนที่เร็วและช้าของไฟเบอร์เพื่อรักษาอคติเพื่อส่งแสงเลเซอร์ไปพร้อมกัน ทำให้เกิดอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ไฟเบอร์แบบสองทางที่มีพารามิเตอร์ต่างกัน ความถี่เลเซอร์ถูกล็อคไว้ที่อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ตัวใดตัวหนึ่ง และความผันผวนของอุณหภูมิของเส้นใยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในช่วงแสงของอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ ซึ่งในทางกลับกัน ทำให้เกิดความผันผวนในความถี่ของเลเซอร์ที่เสถียร สัญญาณผลต่างเฟสที่สกัดจากอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์สองตัวสามารถระบุลักษณะเป็นความผันผวนของความแตกต่างของช่วงแสงของการส่งผ่านเลเซอร์ในทิศทางโพลาไรเซชันสองทิศทางของเส้นใย ซึ่งมีความสัมพันธ์อย่างมากกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในเส้นทางของเส้นใย การใช้สัญญาณความแตกต่างของเฟสที่แยกออกมาเพื่อชดเชยความแปรผันของความถี่ของเลเซอร์ที่มีความเสถียรของความถี่สามารถระงับความผันผวนของความถี่ที่เกิดจากความผันผวนของอุณหภูมิเดียวกันได้มากกว่า 25 เท่า ด้วยวิธีนี้ ความไวต่ออุณหภูมิของเลเซอร์ที่มีความเสถียรของความถี่ สามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ สามารถเพิ่มความเสถียรของความถี่ในระยะยาว และสามารถส่งเสริมเลเซอร์ที่มีความเสถียรของความถี่อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ไฟเบอร์เพื่อใช้ในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในอวกาศและสาขาอื่น ๆ
รูปที่ 2 ความผันผวนของความถี่ (a) และความเสถียรของความถี่ (b) ก่อนและหลังการชดเชยของเลเซอร์ที่มีความเสถียรของความถี่
