Linearizing response of adaptive interferometer based on dynamic grating in erbium–doped fiber with saturable absorption

D. Garcia Casillas*, S. Stepanov* and M. Plata Sanchez**

* Centro de Investigacion Científica y Educación Superior de Ensenada, km. 107 carretera Tijuana–Ensenada, Ensenada, 22860, México.

** Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, #1 Luis Enrique Erro, Tonantzintla, Puebla, 72840, México.

Recibido el 26 de octubre de 2006
Aceptado el 13 de febrero de 2007

Abstract

Because of the unshifted type of recorded amplitude gratings, adaptive interferometers based on dynamic population gratings in Er–doped fibers with saturable absorption demonstrate an essentially quadratic response and, as a result, are not sensitive enough to detect a small object displacement (<< λ/4), and cannot distinguish the displacement direction. We propose, and experimentally demonstrate, two techniques for their linearization which are based on externally introduced phase off–set between the recording interference pattern and the recorded grating. In the transient technique, the application of a fast /2 phase jump in the detected wave makes the system response linear during the transient time of the grating formation τ ₉ (typically of a millisecond–submillisecond scale in Er–doped fibers). In the continuous technique, the introduction of a permanent frequency off–set ΔΩ₀ into the detected wave linearizes the system response permanently.

Keywords: Adaptive interferometry; population gratings; erbium–doped fiber.

Resumen

La mezcla de dos ondas transitorias, empleando rejillas dinámicas de población en fibras ópticas dopadas con erbio, es atractiva para aplicaciones de detección adaptativa de vibraciones mecánicas. Dichas rejillas dinámicas pueden ser grabadas en el intervalo espectral de absorción fundamental del Er³⁺ 1480–1580 nm utilizando láseres de onda continua con potencias inferiores a 1 mW y poseen tiempos característicos de formación del orden de τ ₉ 10–0.1 ms. Debido a la naturaleza no desplazada de las rejillas de amplitud grabadas, la configuración interferométrica muestra esencialmente una respuesta del tipo cuadrático, y como resultado, carece de sensibilidad y no es posible distinguir entre desplazamientos de direcciones opuestas de una superficie. A continuación proponemos y demostramos dos técnicas de linealización de la respuesta: del tipo transitorio, mediante la aplicación de un salto de fase auxiliar de /2 del patrón de interferencia; y del tipo continuo, la cual utiliza un desplazamiento continuo del patrón de interferencia a la frecuencia angular óptima ΔΩ₀.

Descriptores: Interferometría adaptativa; rejillas de población; fibras dopadas con erbio.

PACS: 42.55.Wd; 42.65.Hw; 42.68.Wt; 42.70.Nq

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Acknowledgements

This work was performed in partial fulfillment of CONACyT Grant 47701.

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