Récemment, le Département de technologie et de systèmes laser spatiaux et astronautiques de l'Institut d'optique et de machines de précision de Shanghai (SIPM), de l'Académie chinoise des sciences (CAS), a réalisé d'importants progrès dans la recherche sur la stabilisation de la fréquence laser des interféromètres à fibre. Pour la première fois, le groupe de recherche adopte différents axes de polarisation d'une fibre préservant la polarisation pour construire un système de stabilisation de fréquence à double interféromètre, utilisé pour verrouiller la fréquence laser et compenser la fluctuation de fréquence provoquée par la température de la fibre en tirant parti des différents réponses des déphasages des deux composantes de polarisation à la température, respectivement. Les résultats sont publiés dans Optics Letters sous le titre "Laser FDL-stabilisé insensible à la température utilisant un double interféromètre basé sur PMF". Les résultats ont été publiés dans Optics Letters.
L'application de lasers ultra-stabilisés dans le domaine des mesures de précision impose des exigences croissantes en matière de performances des lasers. Les lasers à fréquence stabilisée entièrement à fibres basés sur des lignes à retard à fibres ont attiré l'attention en raison de leur compacité et de leur fiabilité élevées, ainsi que de leur capacité à réaliser un réglage rapide des fréquences à large bande. Aujourd'hui, la stabilité de fréquence à court terme de tels lasers ultra-stabilisés est principalement limitée par le bruit thermique intrinsèque de la fibre, tandis que la stabilité à long terme se détériore rapidement en raison des perturbations de température. Le blindage thermique multicouche sous vide et les mesures de contrôle de la température à plusieurs étages sont plus souvent utilisés pour supprimer les perturbations de température, qui augmentent la complexité du système et limitent ainsi l'application à grande échelle des lasers stabilisés en fréquence, et de nouvelles approches sont nécessaires de toute urgence pour résoudre ce problème.
Fig. 1 Diagramme schématique d'un laser stabilisé en fréquence à double interféromètre
Les fibres à préservation de polarisation peuvent transmettre simultanément des faisceaux avec deux états de polarisation orthogonaux l'un par rapport à l'autre et maintenir stable l'état de polarisation de la lumière transmise. Étant donné que les axes rapide et lent d'une fibre préservant la polarisation ont des coefficients thermo-optiques différents, ils réagissent différemment à la température. L’équipe a exploité cette propriété en utilisant les axes rapides et lents de la fibre à préservation de polarisation pour transmettre simultanément la lumière laser, formant ainsi un interféromètre à fibre bidirectionnel avec différents paramètres. La fréquence du laser est verrouillée sur l'un des interféromètres et les fluctuations de la température de la fibre provoquent des modifications de la plage optique de l'interféromètre, ce qui entraîne des fluctuations de la fréquence du laser stabilisé. Les signaux de différence de phase extraits des deux interféromètres peuvent être caractérisés comme des fluctuations de la différence de plage optique de la transmission laser dans les deux directions de polarisation de la fibre, qui sont fortement corrélées aux changements de température dans le trajet de la fibre. L'utilisation du signal de différence de phase extrait pour compenser la variation de fréquence du laser stabilisé en fréquence peut supprimer la fluctuation de fréquence provoquée par la même fluctuation de température d'un facteur supérieur à 25. De cette manière, la sensibilité à la température du laser stabilisé en fréquence peut être considérablement amélioré, la stabilité de fréquence à long terme peut être améliorée et le laser stabilisé en fréquence de l'interféromètre à fibre peut être promu pour être utilisé dans la détection des ondes gravitationnelles dans l'espace et dans d'autres domaines.
Figure 2 Fluctuation de fréquence (a) et stabilité de fréquence (b) avant et après compensation du laser stabilisé en fréquence
