Teknologi Sumber Laser Kanggoserat optikSensing bagean siji
Teknologi sensing serat optik minangka jinis sensasi teknologi sing dikembangake bebarengan karo teknologi serat serat optik lan teknologi serat optik, lan dadi salah sawijining cabang teknologi fotoelektrik sing paling aktif. Sistem sensing serat optik utamane dumadi saka laser, serat transmisi, unsur sensing utawa medeni area, deteksi cahya lan bagean liyane. Parameter sing njlentrehake karakteristik gelombang sing entheng kalebu intensitas, gelombang, fase, negara polarisasi, dll parameter eksternal ing transmisi serat optik. Contone, nalika suhu, ketegangan, tekanan, saiki, pamindahan, bandhing lan mbengkongake lan jumlahe kimia, paramèter iki diganti kanthi cocog. Sensor serat optik adhedhasar hubungan antara paramèter lan faktor eksternal kanggo ndeteksi jumlah fisik sing cocog.
Ana akeh jinisSumber laserDigunakake ing sistem sensasi serat optik, sing bisa dipérang dadi rong kategori: koherenSumber Laserlan sumber lampu sing ora bisa diremehake, ora kepenaksumber cahyautamane kalebu sinar pijar lan lampu sing ora bisa dirampungake, lan sumber lampu sing entheng kalebu laser sing padat, laser cair, laser gas,laser semikonduktorlanlaser seratWaca rangkeng-. Ing ngisor iki utamane kanggosumber cahya laserDigunakake kanthi akeh ing lapangan serat serat ing taun-taun pungkasan: Line sing sempit laser siji, laser frekuensi tunggal, gelombang tunggal sregep (gelombang putih laser lan laser putih.
1.1 syarat kanggo linewidth sempitsumber lampu laser
Sistem sensasi serat optik ora bisa dipisahake saka sumber laser, amarga gelombang lampu laser sing diukur, sumber laser dhewe, kayata laserwidth vette, kayata, akurasi fase, sensitivitas lan ciri swara lan karakteristik sing apik. Ing taun-taun pungkasan, kanthi pangembangan sistem sensasi optik serat sing dawa, akademi lan industri sing luwih ketat luwih akeh syarat laser miniaturisasi ing domain sing beda-beda kanggo: kanthi jangkoan sudhut (ewu meter). Kauntungan saka resolusi dhuwur (resolusi tingkat dhuwur) lan sensitivitas dhuwur (nganti -100 DBM) wis dadi salah sawijining teknologi kanthi prospek serat optik lan teknologi sensasi serat optik. Intine Teknologi Ofdr yaiku nggunakake tuning Cahya sing bisa nggayuh frekuensi optik, saéngga suntingan sumber laser nemtokake faktor utama kayata Range Deteksi kayata sensitivitas. Nalika jarak refleksi cedhak karo dawane koherensi, intensitas sinyal ngalahake bakal ditrapake kanthi eksponensial kanthi koefisial τ / τc. Kanggo sumber cahya Gaussian kanthi bentuk spektrum, supaya priksa manawa recidibilitas ngalahake duwe luwih saka 90%, hubungan antara garis-garis sing bisa ditindakake yaiku LMAX ~ 80 km, jembaré simpul cahya kurang saka 100 Hz. Kajaba iku, pangembangan aplikasi liyane uga bisa nggawe syarat sing luwih dhuwur kanggo lega-lenane sumber cahya. Contone, ing sistem hidropon serat optik, lega ing sumber cahya nemtokake swara sistem lan uga nemtokake sinyal sing paling murah kanggo sistem kasebut. Ing Reflektor Domain Optik Brilllouin (BADDR), resolusi suhu lan stres utamane ditemtokake dening legenda sumber cahya. Ing resonator optik gyro, koherensi dawane gelombang cahya bisa saya tambah kanthi jembaré garis cahya, lan njamin akurasi pangukuran gyro serat optik.
1.2 Keperluan kanggo Sumber Laser Sapuan
Gelombang tunggal Sapuan Laser duwe kinerja tempel gelombang fleksibel, bisa ngganti laser sing tetep gelombang, nyuda biaya konstruksi sistem, minangka bagian saka sistem sensasi serat optik. Contone, ing trace sensual sensing, macem-macem jinis gas duwe puncak panyerapan gas sing beda. Kanggo njamin efisiensi penyerapan cahya nalika gas pangukuran cukup cekap lan entuk sensitivitas pangukuran sing luwih dhuwur, mula kudu nyelarasake gelombang cahya saka puncak cahya molekul gas. Jinis gas sing bisa dideteksi kanthi intine ditemtokake kanthi gelombang ing gelombang sumber daya sensasi. Mula, laser linewidth sempit kanthi kinerja tuning broadband stabil duwe fleksibilitas sing luwih dhuwur ing sistem sensasi kasebut. Contone, ing sawetara sistem sensasi serat optik sing disebar adhedhasar bayangan domain frekuis optik, laser kudu cepet kanggo nggayuh deteksi koheren lan demam saka laser kanthi cepet, lan kecepatan nyapu laser kanthi cepet, lan tingkat nyapu laser sing luwes biasane dibutuhake kanggo nggayuh 10 pm / μ. Kajaba iku, laser Linewidth Linewidth Laserwidth Laser uga bisa digunakake ing Lidar, Laser Remote Sensing lan analisis spektrum resolusi dhuwur lan lapangan sensasi liyane. Kanggo nyukupi syarat paramèter kinerja dhuwur babagan bandwidth tuning lan kacepetan tuning laser sing luwih gedhe ing taun-taun sing luwih gedhe ing taun-taun sing luwih gedhe ing taun-taun sing luwih gedhe ing taun-taun sing luwih gedhe ing taun-taun sing luwih dhuwur kanggo nyipta laser laser laser frekuensi lan daya output ultra-stabil.
1.3 Panjaluk kanggo sumber lampu laser putih
Ing bidang sensing optik, laser cahya putih sing bermutu tinggi penting kanggo nambah kinerja sistem kasebut. Sing luwih murah jangkoan spektrum saka laser cahya putih, sing luwih akeh aplikasi ing sistem sensasi serat optik. Contone, nalika nggunakake serat serat (FBG) kanggo mbangun jaringan sensor, analisis spektrum utawa metode sing cocog karo filter bisa digunakake kanggo demodulasi. Tilas nggunakake spketer kanggo langsung nyoba saben gelombang rondom fbg ing jaringan. Sing terakhir nggunakake filter referensi kanggo nglacak lan calibrate fbg kasebut ing sensasi, loro mbutuhake sumber cahya broadband minangka sumber cahya tes kanggo FBG. Amarga saben jaringan Akses FBG bakal duwe kerugian sisipan tartamtu, lan duwe bandwidth luwih saka 0.1 nm, demodulasi bebarengan pirang-pirang fbg mbutuhake sumber cahya sing larang regane lan bandwidth. Contone, nalika nggunakake grating serat serat (LPFG) kanggo sensing, amarga bandwidth saka pucuk kerugian siji yaiku bandwidth sing cukup lan spektrum sing cukup dibutuhake kanggo menehi ciri khas karakteristik resonant. Khususé, grapat serat akustik (AIFG) dibangun kanthi nggunakake efek acousto-optik bisa entuk gelombang rendangan kanggo 1000 nm kanthi cara listrik. Mula, uji coba tarik kanthi dinamis kanthi macem-macem tuning ultra-sudhut nyebabake tantangan gedhe kanggo bandwidth saka bandwidth saka sumber cahya spektrum. Kajaba iku, ing taun-taun pungkasan, miring grating serat serat Bragg uga wis digunakake ing lapangan sensasi serat. Amarga ciri spektrum multi-puncak, distribusi gelombang gelombang biasane bisa nganti 40 nm. Mekanisme sensing biasane mbandhingake gerakan relatif ing antarane pirang-pirang puncak transmisi, saengga kudu ngukur spektrum transmisi kanthi lengkap. Bandwidth lan kekuwatan sumber cahya spektrum sing amba dibutuhake supaya luwih dhuwur.
2. Status riset ing omah lan luar negeri
2.1 SUMBER LINEwidth Laser Laser Laser
2.1.1 Semikonduktor linewidth sempit disebarake laser saran
Ing taun 2006, klik lan suda skikonduktor mhzLaser dfb(Laser saran) menyang ukuran KHz nggunakake metode saran listrik; Ing taun 2011, Kessler et al. nggunakake suhu rendah lan stabilitas dhuwur tunggal gabungan karo kontrol umpan balik sing aktif kanggo entuk output laser laser laser sing sempit saka 40 mhz; Ing taun 2013, Peng et et al sing entuk output laser semikonduktor kanthi lega ing 15 KHz kanthi nggunakake pamarangan umpan balik-perot (FP) eksternal. Cara saran listrik utamane nggunakake umpan balik stabilisasi Pambiji Frekuensi Pendapat kanggo nggawe laserwidth laser sumber cahya dikurangi. Ing taun 2010, Bernhardi et al. Diprodhuksi 1 cm saka alumina fbg erbium ing substrat silikon oksida kanggo entuk output laser kanthi amba babagan udakara 1,7 khz. Ing taun sing padha, Liang et al. Nggunakake umpan balik injeksi mandhiri saka Scatter Rayleight sing dibentuk dening kompresi tembok echo sing dhuwur kanggo kompresi semikonduktor laser, kaya sing ditampilake ing Gambar 1, lan pungkasane entuk output laser laser laser sing sempit saka 160 Hz.
Gambar 1 (a) diagram komikonduktor semenwonduktor laser linewidth laser basis Rayleigh Rayleigh of Gallery Whispering Gallery Mode Resorator mode;
(b) frekuensi spektrum laser semikonduktor gratis kanthi langewidth 8 mHz;
(c) frekuensi spektrum laser kanthi linewidth dikompres 160 Hz
2.1.2 Laser Serat Linewidth
Kanggo laser serat rongga linear, output laser laser laser sing sempit saka mode langitudinal sing paling dhuwur dipikolehi kanthi nyepetake dawane resonator lan nambah interval mode longitudinal. Ing taun 2004, Spiegelberg et al. Entuk mode lasitudinal siji sempit output laser Laserwidth laser kanthi lega 2 KHz kanthi nggunakake metode rongga dbr. Ing taun 2007, Shen et al. Digunakake serat silikum kanthi akeh 2 cm kanggo nulis fbg ing serat phamosensitive co-gelar, lan nyalonake kanthi serat aktif kanggo mbentuk rongga linear kompak, nggawe garis output laser sing kurang saka 1 khz. Ing taun 2010, Yang et al. Digunakake rongga garis linear cendhak 2cm sing digabungake karo panyaring FBG sing sempit kanggo entuk output laser laser tunggal mode laser laser kanthi ambane kurang saka 2 khz. Ing taun 2014, tim kasebut nggunakake rongga linear cendhak (resonator cincin lempitan virtual) digabungake karo fBG-FP-fil kanggo entuk output laser kanthi jembar laser kanthi jembaré laser, kaya sing ditampilake ing Gambar 3. Nggunakake struktur rongga cekak 1.4cm kanggo entuk output laser sing poleriasi kanthi daya output luwih saka 114 MW, gelombang tengah 1540.3 nm, lan jembaré garis 4.1 khz. Ing taun 2013, Meng et al. Digunakake Brillloin nyebarake serat Erbium-Doped kanthi rongga dering cekak kanthi rongga ring cendhak sing lengkap kanggo entuk mode lasitudinal, output output kurang 10 mw. Ing taun 2015, tim kasebut nggunakake rongga cincin dumadi saka 45 cm Erbium-Doped Serat amarga entuk medium kanggo entuk ambang sing murah lan output lasewidth laser lan sempit.
Gambar 2 (a) skema gambar laser serat slc;
(b) Lineshape sinyal heterodyne sing diukur kanthi tundha serat 97.6 km
Wektu kirim: Nov-20-2023