Обратная связь с лазером или лазерным диодом

Воздействие акустической волны на катушку модифицирует относительную фазу и/или состояние поляризации распространяющихся во встречных направлениях пучков, так что, когда они воссоединяются на центральном светоделителе и направляются обратно к лазерному источнику, в них уже содержится информация об акустическом воздействии в виде изменений фазы, интенсивности и/или состояния поляризации. Выходной сигнал лазерного источника обрабатывается в качестве выходного сигнала прибора.

image101

Обратная связь с лазером или лазерным диодом, осуществляемая с помощью модулированного сигнала, приводит к усилению входного светового сигнала, что можно использовать для того, чтобы снизить требования к системе регистрации сигнала. Показан график, иллюстрирующий изменения выхода лазерного диода Hitachi HLP-1400-CSP под воздействием светового пучка, вводимого 4% отражателем при совпадении и несовпадении фазы. Если этот тип лазерного диода функционирует при постоянном уровне тока, он действует как усилитель, преобразующий колебания фазы в колебания интенсивности на приемнике. Аналогичный результат получается при модуляции уровня интенсивности или состояния поляризации возвращающегося пучка света.

Конфигурации волоконно-оптической катушки.

Предположим, что длина исследуемой акустической волны больше размеров измерительной катушки (скорость звука в воде примерно равна 1500 м/с, так что при частоте 15 кГц длина волны составляет около 1 м), чувствительность системы можно оптимизировать, изолируя одну половину катушки от акустических волн и повышая чувствительность к ним другой половины. Это может быть выполнено множеством различных способов, среди которых покрытие половины обмотки чувствительной к акустическим колебаниям оболочкой и снижение чувствительности другой половины путем физической изоляции половины катушки от звукового поля или намотка одной половины волоконной катушки на чувствительный к акустическим колебаниям сердечник. приведены две конфигурации, оптимизирующие чувствительность.

image102

Рассмотрим случай, когда давление на катушку в целом меняется как функция времени. Чувствительность катушки зависит от темпа изменения волн давления dP/dt, разности времен прихода распространяющихся во встречных направлениях пучков в определенную точку катушки (определим как у расстояние от центрального светоделителя до этой точки в направлении по часовой стрелке; тогда время прихода пучка, распространяющегося по часовой стрелке, в точку на расстоянии у будет равно yn/с, в то время как луч, распространяющий против часовой стрелки, придет в эту же точку через (L — у)п/с, где п — показатель преломления волоконной катушки, L — длина волокна в катушке, и с — скорость света в вакууме), и реакции волокна в точке у на волну давления G(y, Р) (это может быть, например, изменение фазы или состояния поляризации в волокне).

См. также:  Шум в магнитострикционных датчиках