Ich habe einen Thorlabs HNL050L-EC - HeNe, 632,8 nm, 5 mW, polarisierter Laser mit einem 2 Meter langen Singlemode-Faser-Patchcord unter Verwendung einer asphärischen Linse Thorlabs F230-FC-B gekoppelt. Während ich sicherlich in der Lage bin, eine reine Einmoden-Gaußsche am Ausgang zu erhalten, scheint die Gesamtausgangsintensität über Zeitskalen von etwa einer Sekunde zu schwanken. In gewisser Weise scheint der Modus "atmen" zu sein. Die asphärische Linse wurde auf einer stabilen Halterung montiert und die Faser hat die richtige Wellenlänge. Ich habe auch verifiziert, dass die Schwankungen über die intrinsischen Schwankungen des Lasers selbst hinausgehen. Hatte jemand dieses Problem schon einmal? Wenn ja, was ist die Ursache und was könnte der beste Weg sein, um dies zu umgehen, um eine stabile Singlemode-Gauß-Ausgabe zu erhalten?
PS Bitte hinterlassen Sie einen Kommentar, wenn Sie weitere Details benötigen, um dieses Problem zu diagnostizieren.
Meine Wette ist, dass Ihre Faser sehr kurz ist (etwa ein Meter oder so) und dass die Schwankungen, die Sie im Ausgangsmodus sehen, auf Umhüllungsmodi zurückzuführen sind , dh ein Teil des eingestrahlten Lichts, das sich in die Umhüllung der Faser ausbreitet, anstatt in die Kern. Die daraus resultierenden Schwankungen sind auf äußere Störungen der Faser zurückzuführen (thermische Schwankungen oder Sie berühren die Faser und so). Normalerweise werden diese Moden über große Entfernungen gedämpft, aber ich hatte dieses Problem bereits bei der Verwendung von kurzen Fasern.
Versuchen Sie, Ihre Faser zu schütteln oder sie mit Ihren Händen zu erhitzen, um zu sehen, ob sie etwas mit der „Atmung“ tut, die Sie sehen. Wenn ja, dann könnten es diese Verkleidungsmodi sein. Sie sollten jedoch verschwinden, wenn eine längere Faser verwendet wird (z. B. 5 Meter).
Dies hört sich so an, als ob die Aberration in der Ausgangsleistung des Lasers aufgrund von "Modensprüngen" (bei denen mehrere Hohlraummoden des Lasers aktiv sind und eine zeitlich variierende Rolle spielen) schwanken könnte, so dass selbst bei konstanter Ausgangsleistung die Aberration der Ausgangsstrahl variiert mit der Zeit. Die Wellenfrontaberration ist ungefähr das Fourier-Dual des Strehl-Verhältnisses. Diese Größe wiederum ist ungefähr gleich dem Einkopplungskoeffizienten der Welle in den Monomode einer Faser, wobei Gleichheit gilt, wenn Modenfelddurchmesser und Modenform der Faser mit dem Durchmesser der Airy-Scheibe für die Fokussierlinse übereinstimmen.
In der Vergangenheit habe ich die folgende effektive Technik verwendet, um auf Modensprünge zu prüfen ......... : Den Laserausgang in eine Einmodenfaser einkoppeln, die Ausgangsleistung des Lasers messen und auf Schwankungen der Faserausgangsintensität zusätzlich zu Schwankungen achten an der Macht! Mit anderen Worten, ich habe genau Ihr Setup verwendet! Das wird Ihnen also nicht viel helfen, denn das ist, was Sie sehen, und Sie brauchen einen unabhängigen Weg, um zu überprüfen, ob das Phänomen das ist, was ich sage.
Sie könnten versuchen, durch eine Lochblende mit dem gleichen Durchmesser wie der der Airy-Scheibe für die Fokussierlinse zu fokussieren, und prüfen, ob das "Atmen" immer noch stattfindet. Dies wäre eine gute Plausibilitätsprüfung, hängt jedoch von einem experimentellen Kit ab, das mechanisch weniger stabil ist als eine auf der Linse montierte Faser. Sie müssen also geduldig und ruhig sein, um zu überprüfen, ob dieses Setup die gleichen Ergebnisse wie Ihre Faser liefert. Andernfalls wird die Ausgabe der Lochblende aufgrund mechanischer Schwingungen noch stärker variieren.
Ich würde den Strahl kollimieren oder ihn sehr leicht divergieren lassen, damit Sie das Fernfeldmuster an einer Wand betrachten können (beachten Sie hier die Lasersicherheitsüberlegungen); Versuchen Sie, es durch verschiedene Polarisatoren abzubilden, so dass Modensprünge als Fernfeld-Intensitätsvariationen angezeigt werden können. Aber das ist nicht ausfallsicher.
Der einzig sichere Weg, um Modensprünge mit Ihrem Setup zu erkennen, besteht darin, den Laser in ein Punktbeugungsinterferometer oder ein anderes Interferometer einzugeben, das seine eigene Referenz erstellt (indem eine Kopie des Strahls durch eine nicht auflösbare Lochblende geleitet wird, um alle Wellenfrontinformationen zu entfernen und daraus das Interferogramm erstellen). Ein Wellenfrontsensor kann dasselbe erreichen, aber meiner Erfahrung nach liefern diese eine Genauigkeit von etwa 0,07 Wellen RMS. Viel kleinere Aberrationsänderungen als diese führen zu einem gut erkennbaren Unterschied zur Einkopplung in eine Einmodenfaser.
Einige andere Effekte, die eine Rolle spielen könnten: 1. Reflexionen von den Endflächen der Faser, die Interferenzen verursachen 2. Brillion Scattering 3. Überprüfen Sie, ob die von Ihnen verwendete Faser tatsächlich eine kürzere Grenzwellenlänge als die Wellenlänge hat Sie verwenden tatsächlich.
Überprüfen Sie die Ausrichtungsstabilität des Lasers, die zusammen mit mechanischen Vibrationen die Kopplungseffizienz schwanken würde. Nachdem Sie den Aufbau mechanisch so stabil wie möglich gemacht haben, versuchen Sie, Rohre mit kleinem Durchmesser überall um den Strahl herum vor der Faser zu platzieren. Und/oder alles in eine Kiste packen. Luftbewegung hat eine Wirkung und hilft, sie zu blockieren.
Das Photon
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Girisch