Sovellettua diodilaserpektroskopiaa ja valokuidun epälineaarisuuden karakterisointi

Tuomas Hieta

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Tässä väitöskirjassa kuvatussa tutkimustyössä on keskitytty luotettaviin ja tarkkoihin valokuidun epälineaarisuusmittauksiin, ulkokaviteettilasereiden karakterisointiin, ja ilman lämpötilan ja kosteuden mittaamiseen ilman taitekertoimen määrittämiseen laserspektroskopian avulla. Väitöskirjan ensimmäisessä osassa käsitellään tietoliikenteessä käytettyjen yksimuotokuitujen ja erbium-seostettujen kuitujen epälineaarisen kertoimen mittaamista. Työssä kehitetyllä simulointityökalulla voidaan mallintaa ongelmallisen kuitudispersion vaikutuksia mittaukseen käytettäessä yleistä itseisvaihemodulaatioon perustuvaa mittaustapaa. Simulointityökalua voidaan käyttää jo olemassa olevien mittausjärjestelmien rinnalla lisäämään niiden monikäyttöisyyttä ja pienentämään mittausepävarmuutta. Työssä osoitetaan, että jopa erittäin lyhyiden erbium-seostettujen kuitujen epälineaarisuuden mittaus on mahdollista, kun koko mittausjärjestelmän epälineaarisuus on tarkasti karakterisoitu. Simuloinnin ja tarkan tehomittauksen avulla yksimuotokuidun mittausepävarmuudeksi saatiin 2.0 % (k =2). Erbium-seostetun kuidun mittausepävarmuus on 3.0 % (k =2). Väitöskirjan toinen osa käsittelee sovellettua laser-spektroskopiaa. Holografiseen volyymihilaan perustuva ulkokaviteettilaser suunniteltiin ja karakterisoitiin osana väitöskirjatyötä. Ei-dispersiivisen hilan käyttö takaisinkytkentäelementtinä poistaa säteen ulostulosuunnan vaihtelun ja mahdollistaa kompaktin rakenteen käytön toistettavalla aallonpituudella. Työssä tutkittuja lasereita voidaan hyödyntää useissa mittaustekniikan ja molekyylispektroskopian sovelluksissa, ja monikomponentti-spektroskopiassa. Väitöskirjatyön viimeisessä osassa esitetään mittausjärjestelmä, jolla voidaan mitata diodilaser-spektroskopian avulla ilman lämpötila ja kosteus, mikä on välttämätöntä jotta ilman taitekerroin voidaan kompensoida vaativissa pituusmittauksissa. Järjestelmä testattiin onnistuneesti laboratoriossa ja ulkona mittausmatkan ollessa jopa 130 m. Lämpötilamittauksen keskihajonnaksi mitattiin 7 mK käyttäen 120 sekunnin mittausaikaa, mikä on tiettävästi paras ikinä raportoitu tulos käyttäen spektroskopisia menetelmiä. Järjestelmän käytännöllinen suorituskyky paikallisten lämpötilavaihteluiden kompensoimiseen havaittiin erittäin hyväksi interferometrisissä pituusmittauksissa, mahdollistaen järjestelmän käytön myös vaativissa teollisuussovelluksissa. Työssä esitetty geodeettisiin sovelluksiin suunniteltu kannettava, ja rakenteeltaan yksinkertaisempi järjestelmä, testattiin ulkona hankalissa olosuhteissa 240 metrin matkalla.
Julkaisun otsikon käännösSovellettua diodilaserpektroskopiaa ja valokuidun epälineaarisuuden karakterisointi
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Ikonen, Erkki, Vastuuprofessori
  • Merimaa, Mikko, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-5610-73-4
Sähköinen ISBN978-952-60-4431-6, 978-952-5610-74-1
TilaJulkaistu - 2011
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • epälineaarinen kuituoptiikka
  • ulkokaviteettilaser
  • ilman taitekerroin
  • spektroskopinen lämpötilamittaus

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Sovellettua diodilaserpektroskopiaa ja valokuidun epälineaarisuuden karakterisointi'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä