Üçün lazer mənbəyi texnologiyasıoptik lifhissəsini hiss etmək
Optik Fiber Sensing Technology, optik lif texnologiyası və optik lif rabitə texnologiyası ilə birlikdə inkişaf etdirilən bir növ hiss etmə texnologiyasıdır və fotoelektrik texnologiyanın ən aktiv sahillərindən birinə çevrildi. Optik lif hiss etmə sistemi əsasən lazer, ötürmə lifi, hissedici element və ya modulyasiya sahəsi, işıq aşkarlanması və digər hissələrdən ibarətdir. İşıq dalğasının xüsusiyyətlərini izah edən parametrlər intensivliyi, dalğa uzunluğu, faza, polarizasiya vəziyyətinə və s. Tərkibində bu parametrlər optik lif ötürülməsində xarici təsirlər tərəfindən dəyişdirilə bilər. Məsələn, temperatur, gərginlik, təzyiq, cərəyan, mari yerdəyişmə, titrəmə, fırlanma, əyilmə və kimyəvi miqdarı optik yola təsir edir, bu parametrlər müvafiq olaraq dəyişir. Optik lif həssaslığı bu parametrlər və xarici amillər arasındakı münasibətlərə müvafiq fiziki miqdarları aşkar etmək üçün əsaslanır.
Bir çox növ varlazer mənbəyiiki kateqoriyaya bölünə bilən optik lifli hiss sistemlərində istifadə olunur: ardıcıllazer mənbələrivə uyğun olmayan işıq mənbələri, uyğun olmayanişıq mənbələriƏsasən közərmə işığı və yüngül yayan diodlar daxildir və ardıcıl işıq mənbələri bərk lazerlər, maye lazerlər, qaz lazerləri,Yarımkeçirici lazervəlif lazer. Aşağıdakılar əsasənlazer işıq mənbəyiSon illərdə lifli hissiyyat sahəsində geniş istifadə olunur: dar xətt eni genişlikli bir tezlikli lazer, tək dalğa uzunluğun süpürmə tezliyi lazer və ağ lazer.
1.1 Dar line üçün tələblərlazer işıq mənbələri
Optik lifli hissiyyat sistemi lazer mənbəyindən ayrıla bilməz, çünki ölçülmüş siqnal daşıyıcısı yüngül dalğa, lazer işıq mənbəyi, lazer işıq mənbəyi kimi performans, məsələn, güc sabitliyi, lazer line, faza səs-küyü və digər parametrlər kimi digər parametrlər, aşkarlama dəqiqliyi, həssaslıq və səs-küy xüsusiyyətləri. Son illərdə, uzun illərdə uzun məsafəli ultra yüksək qətnamə, akademiya və sənayenin inkişafı ilə, akademiya və sənayenin lazer miniatürləşməsinin line performansı üçün daha sərt tələblər irəli sürdülər. Yüksək qətnamə (millimetr səviyyəli qətnamə) və yüksək həssaslıq (-100 dBM-ə qədər) üstünlükləri paylanmış optik lif ölçülməsi və hiss etmə texnologiyasında geniş tətbiq perspektivləri olan texnologiyalardan birinə çevrilmişdir. Ofdr texnologiyasının nüvəsi, optik tezlik tənzimləməsinə nail olmaq üçün tənzimlənən işıq mənbəyindən istifadə etməkdir, buna görə lazer mənbəyinin performansı aşkarlama diapazonu, həssaslıq və qətnamə kimi əsas amilləri müəyyənləşdirir. Yansıtma nöqtəsi məsafəsi uyğunluq uzunluğuna yaxın olduqda, döymə siqnalının intensivliyi əmsal τ / τc tərəfindən eksponent olaraq təsdiqlənəcəkdir. Bir spektral forması olan bir Gaussian işıq mənbəyi üçün, Deat Tezliyinin 90% -dən çox görünməsini təmin etmək üçün, işığın genişliyi və sistemin nail ola biləcəyi maksimum hissə uzunluğu arasındakı əlaqə Lmax ~ 0.04VG / F, işıq mənbəyinin xətt eni 100 hz-dən azdır. Bundan əlavə, digər tətbiqlərin inkişafı da işıq mənbəyinin line hiyləsi üçün daha yüksək tələblər irəli sürdü. Məsələn, optik lif hidrofon sistemində, işıq mənbəyinin lineatı sistem səs-küyünü müəyyənləşdirir və sistemin minimum ölçülə bilən siqnalını da müəyyənləşdirir. Brillouin Optik Zaman Domain Reflector (BOTDR), temperaturun və stresin ölçmə həlli əsasən işıq mənbəyinin lineziti ilə müəyyən edilir. Resonator Fiber Optik Gyro-da, işıq dalğasının uyğunluğu uzunluğu işıq mənbəyinin genişliyini azaltmaq və rezonatorun xəttinin genişliyini azaltmaq və lifli optik gyro ölçmə dəqiqliyini təmin etməklə artırıla bilər.
1.2 Lazer mənbələri üçün tələblər
Tək dalğa uzunluğu süpürgəçi lazer, çevik dalğa uzunluğu tuning performansına malikdir, çoxsaylı çıxış sabit dalğa uzunluğu lazerləri əvəz edə bilər, sistem inşaatının dəyərini azaldır, optik lifin hiss etmə sisteminin əvəzolunmaz hissəsidir. Məsələn, izdə qaz lifi hissi, müxtəlif növ qazların fərqli qaz udma zirvələri var. Ölçmə qazının kifayət qədər olması və daha yüksək ölçmə həssaslığına nail olduqda, işıq udma səmərəliliyini təmin etmək üçün qaz molekulunun udma zirvəsi ilə ötürmə işıq mənbəyinin dalğa uzunluğunu hizalamaq lazımdır. Aşkar edilə bilən qaz növü, əslində həssas işıq mənbəyinin dalğa uzunluğu ilə müəyyən edilir. Buna görə, sabit genişzolaqlı tuning performansına sahib olan dar lirək lazerləri bu cür hiss etmə sistemlərində daha yüksək ölçmə elastikliyinə malikdir. Məsələn, optik tezlik domeninin əks olunmasına əsaslanan bəzi paylanmış optik lifli hissedici sistemlərdə, lazerin yüksək dəqiqliklərin yüksək dərəcədə aşkarlanması və demodulyasiyasına nail olmaq üçün sürətlə süpürülməlidir, buna görə lazer mənbəyinin modulyasiyent dərəcəsi nisbətən yüksək tələblərə malikdir və tənzimlənən lazerin süpürgə sürəti ümumiyyətlə 10 PM / μs-ə çatmaq üçün tələb olunur. Bundan əlavə, dalğa uzunluğunun tənzimlənə bilən dar line lazer, lazer uzaqdan zondlama və yüksək qətnamə spektral analizi və digər həssas sahələrdə də geniş istifadə edilə bilər. Son illərdə tənzimlənən dar en lifli lazerlərin, ultra dar lazer lazosu, ultra-aşağı fazalı səs-küy, ultra-aşağı fazalı səs-küyü, daha böyük dalğa uzunluğunda yüksək dəqiqlikli lifli lazerlərin tuning və tənzimləmə sürətinin tuning sürətinin tuning sürətinə cavab vermək üçün Çıxış tezliyi və gücü.
1.3 Ağ lazer işıq mənbəyinə tələb
Optik zondlama sahəsində yüksək keyfiyyətli ağ işıq lazeri sistemin işini yaxşılaşdırmaq üçün böyük əhəmiyyət daşıyır. Ağ işıq lazerinin spektrinin daha geniş yayılması, optik lif hiss etmə sistemində daha geniş tətbiq olunur. Məsələn, sensor şəbəkəsi, spektral analiz və ya tənzimlənə bilən filtr uyğun üsulu yaratmaq üçün lifli bragg grating (FBG) istifadə edərkən demodulyasiya üçün istifadə edilə bilər. Keçmiş, şəbəkədəki hər FBG rezonanslı dalğa uzunluğunu birbaşa sınamaq üçün bir spektrometr istifadə etdi. Sonuncu, FBG-ni həssaslıqdakı FBG-ni izləmək və kalibrləşdirmək üçün istinad süzgəcindən istifadə edir, bunlardan ikisi də FBG üçün test işığı mənbəyi kimi genişzolaqlı bir işıq mənbəyi tələb edir. Çünki hər FBG giriş şəbəkəsi müəyyən bir giriş itkisi olacaq və 0,1 NM-dən çox olan bir bant genişliyi var, birdən çox FBG-nin eyni vaxtda demodulyasiyası yüksək güc və yüksək bant genişliyi ilə genişzolaqlı işıq mənbəyi tələb edir. Məsələn, uzun müddətli lifli vəfat edən (LPFG), bir itkinin zirvəsinin bant genişliyi 10 NM-nin bant genişliyi, rezonans vermə pik xüsusiyyətlərini dəqiq xarakterizə etmək üçün kifayət qədər geniş spektrli və nisbətən düz spektri olan geniş spektrli işıq mənbəyidir. Xüsusilə, akusto-optik effektdən istifadə etməklə inşa edilən akustik lifli və "AIFG) elektrik sazlama vasitəsi ilə 1000 nm qədər rezonanslı dalğa uzunluğunun tənzimlənən dalğa uzunluğuna nail ola bilər. Buna görə, belə bir ultra geniş tuning aralığı ilə dinamik grating testi geniş spektrli işıq mənbəyinin bant genişliyi sahəsinə böyük bir problem yaradır. Eynilə, son illərdə əyilmiş bragg lifli ızgartma, liflər sahəsində də geniş istifadə edilmişdir. Çox pik zərər spektri xüsusiyyətlərinə görə, dalğa uzunluğunda paylama diapazonu ümumiyyətlə 40 Nm-ə çata bilər. Onun hiss etmə mexanizmi ümumiyyətlə birdən çox ötürmə zirvəsi arasındakı nisbi hərəkatı müqayisə etməkdir, buna görə ötürmə spektrini tamamilə ölçmək lazımdır. Geniş spektrli işıq mənbəyinin bant genişliyi və gücü daha yüksək olmalıdır.
2. Evdə və xaricdə tədqiqat vəziyyəti
2.1 dar line lazer işıq mənbəyi
2.1.1 DART LINCHORTH Yarımkeçirici Əlaqə Lazeri payladı
2006-cı ildə Cliche et al. Yarımkeçiricinin MHZ miqyasını azaltdıDfb lazer(paylanmış rəy lazeri) elektrik rəy metodundan istifadə edərək KHZ miqyasına; 2011-ci ildə Kessler et al. istifadə az temperatur və yüksək sabitlik tək kristal boşluğu, 40 mhz ultra dar line lazer çıxışı əldə etmək üçün aktiv rəy nəzarəti ilə birləşdirilmiş bir kristal boşluq; 2013-cü ildə Peng et al, Xarici Fabry-Perot (FP) FABRY-PEROT (FP) rəy tənzimlənməsi üsulundan istifadə edərək 15 KHzin lisenziyası ilə yarımkeçirici lazer çıxışı əldə etdi. Elektrikli rəy metodu əsasən, işıq mənbəyinin lazer linkatöründəki lazer linkatörünün azaldılması üçün gölməçə-drever-salon tezliyini sabitləşdirmə rəyindən istifadə etdi. 2010-cu ildə Bernhardi et al. Təxminən 1,7 KHzin bir xətt eni ilə lazer çıxışı əldə etmək üçün bir silikon oksidi substratında 1 sm-dən 1 s. Eyni ildə Liang et al. Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, yarımkeçirici lazer xətti eni-eni genişləndirmə üçün yüksək-Q-nin divar rezonatoru tərəfindən yaranan geriyə Rayleigh səpilməsinin öz-özünə enjeksiyon rəyini istifadə etdi və nəhayət 160 Hz-dən dar bir xətt eni lazer çıxışı əldə etdi.
Şəkil 1 (a) Xarici pıçıldayan qalereya rejiminin rezonatoru səpələnmiş rayleigh səpələməsi əsasında yarımkeçirici lazer lazer lazer lazerin diaqramı;
(b) 8 mhz line hiylə ilə pulsuz çalışan yarımkeçirici lazerin tezlik spektri;
(c) lazerin tezlikli skotrumu, cızıqlanmış 160 hz
2.1.2 dar line lifi lifli lazer
Xətti boşluq lifli lazerlər üçün tək uzununa rejimin dar lazer çıxışı rezonerin uzunluğunu qısaltmaq və uzununa rejim intervalının artması ilə əldə edilir. 2004-cü ildə Spiegelberg et al. DBR qısa boşluq metodundan istifadə edərək 2 KHz-in linafortu ilə bir uzununa bir rejimli rejimdə dar lazer lazer çıxışı əldə edildi. 2007-ci ildə Shen et al. Bir Bi-Ge Co-Dope fotosensiv lifində FBG yazmaq üçün 2 sm ağır bir erbium doped silikon lifindən istifadə etdi və onu 1 kHz-dən az olan lazer çıxışı xəttini düzəltmək üçün kompakt xətti boşluq meydana gətirmək üçün aktiv bir lif meydana gətirdi. 2010-cu ildə Yang et al. 2 KHz-dən az bir xətt eni ilə bir uzununa bir rejimli bir rejim lazer çıxışı əldə etmək üçün dar bir fbg filtri ilə birləşdirilmiş 2 sm yüksək doped qısa xətti boşluq istifadə etdi. 2014-cü ildə komanda qısa xətti bir boşluqdan istifadə etdi (virtual qatlanmış üzük rezonatoru) Şəkil 3-də göstərildiyi kimi, daha dar xətt eni ilə lazer çıxışı olan bir fBG-FP filtri ilə birləşdirilmişdir. 114 MVt-dan çox, 1540.3 Nm, 440.3 Nm, 4,1 KHzin bir xətt eni olan bir çıxış gücü olan bir polaring lazer çıxışı əldə etmək üçün 1.4 sm qısa bir boşluq quruluşu istifadə etdi. 2013-cü ildə Meng et al. Bir uzununa bir rejim rejimi, aşağı fazalı səs-küy lazer nitqi, 10 MVt olan aşağı fazalı səs-küy lazer çıxışı olan bir dəstə qoruyan bir cihazın qısa ring boşluğu olan brillouin brillouin səpilməsi. 2015-ci ildə komanda, aşağı həddi və dar liron lazer çıxışı əldə etmək üçün, Brillouin səpələnməsi üçün orta səpələnmə mühiti kimi 45 sm-lik ərazidən ibarət bir ring boşluğundan istifadə etdi.
Şəkil 2 (a) SLC lif lazerinin sxematik rəsm;
(b) 97,6 km lif gecikməsi ilə ölçülmüş heterodyne siqnalının lineShape
Time: Nov-20-2023