Caracterización del láser

Al ser uno de los elementos claves para el desarrollo del prototipo se caracterizó el diodo láser. En la figura 43 se muestra la curva de potencia a la salida, en función al bombeo. Notamos que alrededor de 20mA de bombeo se encuentra el umbral del diodo. Es decir a partir de ahí es cuando puede considerarse como fuente de luz se- mimonocromática. Presentando un comportamiento característico, con una pendiente positiva de 0.075mW/mA. La zona donde trabajaremos sera entre 30 mA y 60 mA de bombeo, es decir entre 1.5 mW y 2.5 mW de potencia de salida. Relativamente cer- cano a la umbral. Entre más alejados nos encontremos del valor umbral, aumenta la coherencia, pero también incrementa el ruido de intensidad.

5.3.1. Ruido

5.3.1.1. Ruido de Intensidad

Como ya se veía el ruido de intensidad describe los cambios en la intensidad del diodo láser por ancho de banda, causados por distintos factores. La figura 44, muestra una gráfica del ruido cuando se tiene una potencia de 4 mW. En un ancho espectral de 10 Hz hasta 500 Hz, ya que nuestros espectros se localizarán dentro de este rango. Es

Figura 44.Gráfica de ruido de intensidad del diodo láser CQF 915.408-19550.

notorio un curvado ligero, conforme las frecuencias bajas; lo que nos lleva a describirlo como un comportamiento de ruido rosa, es decir que tiene dependencia 1/ ƒ_{. Este tipo} de ruido por sus características matemáticas, es normalmente despreciado, sobretodo cuando se realizan mediaciones de ruido de intensidad media relativo, pues es un promedio a lo largo de las frecuencias; pero tomara gran relevancia cuando se trabajan a frecuencias bajas.

Se hicieron mediciones a 20° C de temperatura, para distintas potencias entre 0.5 mW y 4 mW, rango de valores en los que operaremos. La naturaleza de este ruido es decrecer conforme se aleja del valor umbral, es decir a bajas potencias el ruido es mayor. En la tabla 6, se comprueba lo dicho, presentándose el ruido de intensidad media relativo, a distintas potencias; para el intervalo de frecuencias de 10 a 500 Hz.

Tabla 6._{Ruido de intensidad media.}

Potencia RIN [dB/ Hz_]

0.5 mW -110

2.0 mW -123

3.0 mW -140

4.0 mW -144

Trabajar para valores por debajo 2.5 mW para frecuencias menores a 500 Hz, nos garantizará tener un ruido de intensidad media menor de -123 dB/Hz. Al menos lo que respecta al ruido intrínseco del diodo.

5.3.1.2. Ruido de Fase

Como se mencionó en el capítulo 2 , de fundamentos; el ruido de fase tiene relación con el ruido de intensidad. Por esto, para su determinación se trabajo con una configu- ración interferométrica, induciendo cambios de intensidad térmicamente, para medir su promedio y desviación. La configuración propuesta se consitirá en el diodo láser CQF 915.408-19550, conectado a un aislador que a su vez esta unido a un circulador (puerto 1-entrada), la respuesta (puerto 3) esta enlazada a un fotodetector y final- mente la salida (puerto 2), se conecta a un cabezal (ver figura 45). Dicho cabezal esta compuesto de dos espejos que son la punta clivada y una conexión FC/PC-temporal; se consideran de baja reflectancia. Esta cavidad de reflectores tiene una longitud total de 15 cm, valor que se espera sea el del cabezal de medición después. Esta distribución producirá interferencia entre las señales de ambos reflectores.

Al tener una configuración interferométrica, nos ubicamos en distintos puntos del espectro sinusoidal como se muestra en la figura 46. ejemplo para A, B y C. Esto se logra con los cambios externos de temperatura. Se mide tanto intensidad promedio como desviación. Con los suficientes puntos tomados se obtuvo la gráfica a la izquier- da en la figura 46. Esta relación nos brindara información del orden que tendrá el ruido de fase. Los resultados son expuestos en la gráfica de la figura 46. Por factores como el ruido blanco del sistema, no se logró una atenuación total en el fotodetector, que es lo esperado cuando el desfasamiento de las dos señales que interfieren es de / p_. El ruido de fase es máximo, cuando el contraste de franjas también lo es, cercano al punto B, donde el orden del ruido es de 10−3. Esto ruido podrá afectar a los espectros en el espacio de frecuencia, para la configuración del refractómetro, desplazando los picos y ensanchándolos. Sin embargo, no será este el límite de las mediciones finales del índice, ya que se se emplearán promediaciones y compensaciones que reducirán los ruidos.

5.3.2. Conclusiones parciales

Es importante que la rejilla quede sintonizada en una longitud de onda, que permita aún tener un rango de modulación dentro del rango de operatividad del diodo láser.

Figura 45.Configuración experimental para medir ruido de fase.

Figura 46._{Ruido de fase.Izquierda. valores experimentales. Derecha. Curvas didácticas para ejemplificar}

la dependencia del ruido de fase, en distintos puntos de la señal interferométrica.

Todavía puede buscarse un barrido óptimo, y utilizar algortimos de compensación, para una mejor linealidad y corrección del ruido de fase. También pueden introducirse referencias, como un canal de fibra externo, con el fin de tener una retroalimentación, que dictamine los algortimos de compensación.

El ruido de fase será el que limite la resolución de nuestro sistema. Así como situar- se en una zona de bajas frecuencias, donde el ruido de intensidad es mayor, ya que se comporta como 1/f.