Teknoloji sous lazè poufib optikKèk pati yon sèl
Teknoloji optik fib se yon kalite teknoloji kèk devlope ansanm ak teknoloji fib optik ak teknoloji optik kominikasyon fib, epi li te vin youn nan branch ki pi aktif nan teknoloji foto -elektrik. Sistèm optik fib se sitou ki konpoze de lazè, fib transmisyon, kèk eleman oswa zòn batman, deteksyon limyè ak lòt pati. Paramèt yo ki dekri karakteristik sa yo nan vag limyè gen ladan entansite, longèdonn, faz, eta polarizasyon, elatriye. Paramèt sa yo ka chanje pa enfliyans ekstèn nan transmisyon fib optik. Pou egzanp, lè tanperati a, souch, presyon, aktyèl, deplasman, Vibration, wotasyon, koube ak kantite chimik afekte chemen an optik, paramèt sa yo chanje correspondant. Se kèk fib optik ki baze sou relasyon ki genyen ant paramèt sa yo ak faktè ekstèn yo detekte kantite fizik ki koresponn lan.
Gen anpil kalitesous lazèItilize nan sistèm fib optik, ki ka divize an de kategori: aderansous lazèak sous limyè enkoeran, enkoeransous limyèSitou gen ladan enkandesan limyè ak limyè-emitting diodes, ak aderan sous limyè gen ladan lazer solid, lazer likid, lazer gaz,lazè semi -conducteursaklazè fib. Sa ki anba la a se sitou pou lalazè sous limyèLajman itilize nan jaden an nan fib kèk nan dènye ane yo: etwat liy lajè sèl-frekans lazè, sèl-longèdonn bale frekans lazè ak lazè blan.
1.1 Kondisyon pou etwat LinewidthSous limyè lazè
Sistèm optik fib fib pa ka separe de sous la lazè, kòm siyal la mezire konpayi asirans limyè vag, lazè sous limyè tèt li pèfòmans, tankou estabilite pouvwa, lazè linewidth, bri faz ak lòt paramèt sou fib optik deteksyon distans la deteksyon, presizyon deteksyon, sansiblite ak karakteristik bri jwe yon wòl desizif. Nan dènye ane yo, ak devlopman nan long distans ultra-segondè rezolisyon fib optik sistèm kèk, inivèsite ak endistri yo te mete devan kondisyon pi sevè pou pèfòmans nan linewidth nan lazè miniaturization, sitou nan: Optical frekans refleksyon (OFDR) teknoloji itilize teknoloji deteksyon an analize yo te fè yo pa gen okenn. mèt). Avantaj ki genyen nan rezolisyon segondè (milimèt -nivo rezolisyon) ak segondè sansiblite (jiska -100 dBm) te vin youn nan teknoloji yo ak kandida aplikasyon lajè nan distribye mezi fib optik ak teknoloji kèk. Nwayo a nan teknoloji OFDR se sèvi ak sous limyè reglabl reyalize akor optik frekans, se konsa pèfòmans nan sous lazè a detèmine faktè sa yo kle tankou OFDR ranje deteksyon, sansiblite ak rezolisyon. Lè distans la pwen refleksyon se tou pre longè a koperasyon, entansite a nan siyal la bat yo pral exponentielle atenye pa koyefisyan τ/τc la. Pou yon sous limyè Gaussian ak yon fòm espèk, yo nan lòd asire ke frekans lan bat gen plis pase 90% vizibilite, relasyon ki genyen ant lajè a liy nan sous la limyè ak longè a maksimòm kèk ki sistèm nan ka reyalize se Lmax ~ 0.04VG/F, ki vle di ke pou yon fib ki gen yon longè 80 km, lajè liy lan nan sous limyè a se mwens Hz. Anplis de sa, devlopman nan aplikasyon pou lòt tou mete devan pi wo kondisyon pou linewidth nan sous la limyè. Pou egzanp, nan sistèm nan idrofon fib optik, linewidth nan sous la limyè detèmine bri a sistèm epi tou detèmine siyal la minimòm mezirab nan sistèm lan. Nan Brillouin Optical Domèn Reflektè (BOTDR), se rezolisyon an mezi nan tanperati a ak estrès sitou detèmine pa linewidth nan sous la limyè. Nan yon jiroko optique resonateur optik, longè a koperasyon nan vag la limyè ka ogmante pa diminye lajè a liy nan sous la limyè, kidonk amelyore rafineman an ak pwofondè sonorite nan resonateur a, diminye lajè a liy nan resonatè a, ak asire presizyon nan mezi nan fib la optik jeyo.
1.2 Kondisyon pou sous lazè bale
Single lazè bale longèdonn gen pèfòmans fleksib akor longèdonn, ka ranplase plizyè pwodiksyon fiks lazer longèdonn, diminye pri a nan konstriksyon sistèm, se yon pati endispansab nan sistèm fib optik. Pou egzanp, nan Trace gaz Fib Kèk, diferan kalite gaz gen diferan tèt absòpsyon gaz. Yo nan lòd yo asire efikasite nan absòpsyon limyè lè gaz la mezi se ase ak reyalize pi wo sansiblite mezi, li nesesè aliman longèdonn nan sous la limyè transmisyon ak somè a absòpsyon nan molekil la gaz. Se ki kalite gaz ki ka detekte esansyèlman detèmine pa longèdonn nan sous la limyè kèk. Se poutèt sa, etwat lazer linewidth ak pèfòmans akor bande ki estab gen pi wo fleksibilite mezi nan sistèm sa yo kèk. Pou egzanp, nan kèk distribye sistèm fib optik kèk ki baze sou refleksyon domèn frekans optik, lazè a bezwen yo dwe rapidman detanzantan baleye reyalize-wo presizyon deteksyon aderan ak demodulasyon nan siyal optik, se konsa to a modulasyon nan sous la lazè gen kondisyon relativman wo, ak vitès la bale nan lazè a reglabl se nesesè yo rive nan 10 PM/yo. Anplis de sa, longèdonn reglabl etwat lazè a linewidth kapab tou gen pou itilize lajman nan lidar, lazè aleka kèk ak segondè-rezolisyon analiz espèk ak lòt jaden kèk. Yo nan lòd yo satisfè kondisyon ki nan paramèt pèfòmans segondè nan akor Pleasant, akor presizyon ak akor vitès nan sèl-longèdonn lazer nan jaden an nan kèk fib, objektif la an jeneral nan etidye tenten etwat-lajè fib lazè nan dènye ane yo se reyalize akor-wo pre-netwayaj nan yon ti bout tan nan yon ti bout tan nan yon ti bout tan akor nan yon ti bout tan nan yon ti bout tan nan yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki te gen yon ti bout tan ki gen yon ti bout tan ki te gen yon ti bout tan ki te gen yon ti bout tan ki te gen yon ti bout tan ki te gen yon ti bout tan ki te gen yon ti bout tan ki te gen yon ti bout tan ki te gen yon ti bout tan pou fè fas a yon ti bout tan pou fè fas a nan baz pou fè yon ti bout tan pou fè fas a. Ultra-ki estab frekans pwodiksyon ak pouvwa.
1.3 Demann pou sous limyè blan lazè
Nan jaden an nan kèk optik, -wo kalite blan lazè limyè se nan gwo siyifikasyon amelyore pèfòmans nan sistèm lan. Pi laj pwoteksyon an spectre nan lazè limyè blan, plis vaste aplikasyon an nan sistèm optik fib fib. Pou egzanp, lè w ap itilize Fib Bragg griyaj (FBG) yo konstwi yon rezo Capteur, analiz espèk oswa reglabl metòd matche filtre ta ka itilize pou demodulation. Ansyen an te itilize yon spectrometer espektwomèt dirèkteman teste chak longèdonn FBG sonan nan rezo a. Lèt la sèvi ak yon filtre referans swiv ak detèmine FBG a nan kèk a, tou de nan yo ki mande pou yon sous limyè bande kòm yon sous limyè tès pou FBG la. Paske chak rezo aksè FBG pral gen yon pèt ensèsyon sèten, e li gen yon Pleasant nan plis pase 0.1 nm, demodulasyon an similtane nan FBG miltip mande pou yon sous limyè bande ak pouvwa segondè ak Pleasant segondè. Pou egzanp, lè w ap itilize long peryòd fib griyaj (LPFG) pou kèk, depi Pleasant a nan yon somè pèt sèl se nan lòd la nan 10 nm, se yon gwo sous limyè spectre ak ase Pleasant ak spectre relativman plat oblije karakterize karakteristik somè sonan li yo. An patikilye, acoustic fib griyaj (AIFG) konstwi pa itilize acousto-optik efè ka reyalize yon seri akor nan longèdonn sonan jiska 1000 nm pa vle di nan akor elektrik. Se poutèt sa, dinamik tès griyaj ak tankou yon ranje akor ultra-lajè poze yon gwo defi nan seri a Pleasant nan yon sous limyè lajè-spectre. Menm jan an, nan dènye ane yo, te panche Bragg fib griyaj tou yo te lajman itilize nan jaden an nan kèk fib. Akòz karakteristik milti-pik li yo spectre pèt, seri a distribisyon longèdonn ka anjeneral rive nan 40 nm. Mekanis kèk li se anjeneral yo konpare mouvman an relatif nan mitan tèt transmisyon miltip, kidonk li nesesè mezire spectre transmisyon li yo konplètman. Pleasant la ak pouvwa nan sous la lajè spectre limyè yo oblije yo dwe pi wo.
2. Estati rechèch nan kay ak aletranje
2.1 etwat Linewidth lazè sous limyè
2.1.1 etwat Linewidth Semiconductor distribye lazè fidbak
An 2006, Cliche et al. redwi echèl la MHz nan semi -conducteursDFB lazè(distribye lazè fidbak) nan echèl kHz lè l sèvi avèk metòd fidbak elektrik; Nan 2011, Kessler et al. Itilize tanperati ki ba ak gwo estabilite sèl kavite kristal konbine avèk kontwòl fidbak aktif yo jwenn ultra-narrow pwodiksyon lazè linewidth nan 40 megaèrts; Nan 2013, Peng et al jwenn yon pwodiksyon lazè semi-conducteurs ak yon linewidth nan 15 kHz lè l sèvi avèk metòd la nan ekstèn Fabry-Perot (FP) ajisteman fidbak. Metòd la fidbak elektrik sitou itilize letan-drver-sal la frekans estabilizasyon fidbak fè linewidth la lazè nan sous la limyè dwe redwi. Nan 2010, Bernhardi et al. Pwodwi 1 cm nan Erbium-doped alumina FBG sou yon substrate oksid Silisyòm jwenn yon pwodiksyon lazè ak yon lajè liy nan sou 1.7 kHz. Nan menm ane an, Liang et al. Itilize fidbak pwòp tèt ou-piki nan bak Rayleigh gaye ki te fòme pa yon resonateur miray segondè-Q eko pou semi-conducteurs lazè liy-lajè konpresyon, jan yo montre nan Figi 1, epi finalman jwenn yon etwat liy-lajè pwodiksyon lazè nan 160 Hz.
Fig. 1 (a) dyagram nan semi-conducteurs lazè konpresyon lazè ki baze sou pwòp tèt ou-piki Rayleigh simaye nan ekstèn chichote galri mòd resonatè;
(b) spectre frekans nan lazè a gratis semi -conducteurs kouri ak linewidth nan 8 megaèrts;
(c) spectre frekans nan lazè a ak linewidth konprese nan 160 Hz
2.1.2 etwat lazè fib linewidth
Pou lazer fib lineyè, etwat lazè pwodiksyon lazè nan yon sèl mòd Longitudinal jwenn pa rakousi longè a nan resonatè a ak ogmante entèval nan mòd Longitudinal. An 2004, Spiegelberg et al. jwenn yon sèl mòd Longitudinal etwat Linewidth lazè pwodiksyon ak yon linewidth nan 2 kHz lè l sèvi avèk DBR metòd kavite kout. An 2007, Shen et al. itilize yon 2 cm lou erbium-doped fib Silisyòm yo ekri FBG sou yon bi-GE ko-doped fib fotosensib, ak kole li ak yon fib aktif yo fòme yon kavite kontra enfòmèl ant lineyè, fè lajè liy pwodiksyon lazè li yo mwens pase 1 kHz. Nan 2010, Yang et al. Itilize yon 2cm trè doped kout lineyè kavite konbine avèk yon filtre etwat FBG jwenn yon sèl Longitudinal mòd lazè pwodiksyon ak yon lajè liy ki gen mwens pase 2 kHz. Nan 2014, ekip la te itilize yon kout kavite lineyè (vityèl ki plwaye bag resonateur) konbine avèk yon filtre FBG-FP jwenn yon pwodiksyon lazè ak yon lajè liy pi etwat, jan yo montre nan Figi 3. Nan 2012, Cai et al. Itilize yon estrikti kavite 1.4cm kout pou jwenn yon pwodiksyon lazè polarizan ak yon pouvwa pwodiksyon ki pi gran pase 114 MW, yon longèdonn santral nan 1540.3 nm, ak yon lajè liy nan 4.1 kHz. Nan 2013, Meng et al. Itilize brillouin simaye nan erbyom-doped fib ak yon kavite bag kout nan yon plen-patipri prezève aparèy yo jwenn yon sèl-longitudinal mòd, ba-faz bri lazè pwodiksyon ak yon pouvwa pwodiksyon nan 10 MW. Nan 2015, ekip la te itilize yon kavite bag ki konpoze de 45 cm erbium-doped fib kòm Brillouin la gaye mwayen genyen pou jwenn yon papòt ki ba ak etwat pwodiksyon lazè linewidth.
Fig. 2 (a) desen schematic nan lazè a fib SLC;
(b) Lineshape nan siyal la heterodyne mezire ak 97.6 km fib reta
Post tan: Nov-20-2023