Leysir uppspretta tækni fyrirLjós trefjarskynja fyrsta hluta
Ljós trefjarskynjunartækni er eins konar skynjunartækni sem þróuð er ásamt ljósleiðaratækni og sjóntrefja samskiptatækni og hún er orðin ein virkasta útibú ljósmyndartækni. Ljós trefjarskynjunarkerfi er aðallega samsett úr leysir, flutningstrefjum, skynjunarþáttum eða mótunarsvæði, ljósgreining og öðrum hlutum. Færibreyturnar sem lýsa einkennum ljósbylgju fela í sér styrkleika, bylgjulengd, fasa, skautun ástand osfrv. Þessar breytur geta verið breyttar með utanaðkomandi áhrifum í ljósleiðaraflutningi. Til dæmis, þegar hitastig, álag, þrýstingur, straumur, tilfærsla, titringur, snúningur, beygja og efnafræðilegt magn hafa áhrif á sjónleiðina, breytast þessar breytur samsvarandi. Ljós trefjarskynjun er byggð á tengslum þessara breytna og ytri þátta til að greina samsvarandi líkamlegt magn.
Það eru margar tegundir afleysir uppsprettaNotað í sjónskynjunarkerfi, sem hægt er að skipta í tvo flokka: samhangandileysir heimildirog samhengislausar ljósgjafar, samhengislausirLjósheimildirAðallega innihalda glóandi ljós og ljósdíóða og samfelldar ljósgjafar fela í sér solid leysir, fljótandi leysir, gas leysir,hálfleiðari leysirOgtrefjar leysir. Eftirfarandi er aðallega fyrirLaser ljósgjafaVíðlega notað á sviði trefja skynjun á undanförnum árum: þröngt línubreidd eins tíðni leysir, eins bylgjulengd getra tíðni leysir og hvít leysir.
1.1 Kröfur um þröngan línubreiddLaser ljósgjafar
Ekki er hægt að aðgreina ljósleiðarskynjunarkerfi frá leysiruppsprettuninni, þar sem mæld ljósbylgja, leysir ljósgjafa sjálft, svo sem orkustöðugleiki, leysir línubreidd, fasa hávaði og aðrar breytur á ljósleiðarskynjunarkerfinu, greiningarnákvæmni, næmi og hávaðaeinkenni gegna afgerandi hlutverki. Undanfarin ár, með þróun langlínusjúkdóma, hafa þróunarskynjunarkerfi og atvinnugrein sett fram strangari kröfur um afköst línubreiddar leysir, aðallega í: Optical tíðnisviðspeglun (OFDR) tækni notar samhliða uppgötvunartækni til að greina breiðu umfjöllunina (þúsund merkja). Kostir mikillar upplausnar (millimetra upplausn) og mikil næmi (allt að -100 dBM) eru orðin ein af tækninni með víðtækar notkunarhorfur í dreifðum ljósleiðaramælingum og skynjunartækni. Kjarni OFDR tækninnar er að nota stillanlegan ljósgjafa til að ná fram sjónstíðni, þannig að afköst leysiruppsprettunnar ákvarðar lykilatriðin eins og OFDR uppgötvunarsvið, næmi og upplausn. Þegar fjarlægðin í spegilspunktinum er nálægt samhengislengdinni verður styrkleiki slámerkisins veldisvísis dreginn út af stuðulinum τ/τc. Fyrir Gauss ljósgjafa með litrófsform, til að tryggja að slátíðni hafi meira en 90% skyggni, er sambandið milli línubreiddar ljósgjafans og hámarks skynjunarlengd sem kerfið getur náð er LMAX ~ 0,04VG/F, sem þýðir að fyrir trefjar með 80 km lengd er línubreidd ljósgjafans minna en 100 Hz. Að auki setti þróun annarra forrita einnig fram hærri kröfur um línubreidd ljósgjafans. Til dæmis, í ljósleiðarakerfinu, ákvarðar línubreidd ljósgjafans hávaða kerfisins og ákvarðar einnig lágmarks mælanlegt merki kerfisins. Í Brillouin Optical Time lén endurskins (BOTDR) er mælingarupplausn hitastigs og streitu aðallega ákvörðuð af línubreidd ljósgjafans. Í ljósleiðara ljósleiðara er hægt að auka samhengislengd ljósbylgjunnar með því að draga úr línubreidd ljósgjafans og bæta þar með fínleika og resonance dýpt resonator, draga úr línubreidd resonatorsins og tryggja mælingarnákvæmni ljósleiðarans.
1.2 Kröfur um sópa leysir heimildir
Einstök bylgjulengd Sóp leysir er með sveigjanlegan bylgjulengdarafköst, getur komið í stað margra framleiðsla fastra bylgjulengdar leysir, dregið úr kostnaði við smíði kerfisins, er ómissandi hluti af ljósleiðarakerfi. Til dæmis, í snefilgas trefjarskynjun, hafa mismunandi tegundir lofttegunda mismunandi gas frásogstoppar. Til að tryggja ljós frásogs skilvirkni þegar mælingargasið er nægjanlegt og ná hærri mælinganæmi er nauðsynlegt að samræma bylgjulengd flutningsljósgjafans við frásogstopp gassameindarinnar. Gerð gassins sem hægt er að greina ræðst í meginatriðum af bylgjulengd skynjunar ljósgjafans. Þess vegna hafa þröngt línubreidd leysir með stöðugan árangur breiðbandstillingar hærri mælingu í slíkum skynjunarkerfi. Til dæmis, í sumum dreifðum sjónskynjunarkerfum sem byggjast á endurspeglun á tíðni léns, þarf að hrífa leysinum hratt til að ná fram með mikilli samhengisrannsókn og afmótun sjónmerkja, þannig að mótunarhraði leysir uppspretta hefur tiltölulega háar kröfur og sópahraði stillanlegs leysis er venjulega krafist að 10 PM/μs. Að auki er einnig hægt að nota bylgjulengdarstillanlegt þröngt línubreidd leysir mikið í LiDAR, leysir fjarskynjun og litrófsgreining á háupplausn og öðrum skynjunarreitum. Til þess að uppfylla kröfur um afkastamikla breytur um stillingu bandbreiddar, stillingarnákvæmni og stillingarhraða eins bylgjulengdar leysir á sviði trefjarskynjun, er heildarmarkmiðið með því að rannsaka stillanlegan þröngt breiddar leysir á undanförnum árum að ná háum nærliggjandi Laser-línu, Ultrable á grundvelli No. Ultra-stöðug framleiðsla tíðni og kraftur.
1.3 Eftirspurn eftir hvítum leysir ljósgjafa
Á sviði sjónskynjun hefur hágæða hvít ljós leysir mjög þýðingu til að bæta afköst kerfisins. Því breiðari sem litrófsþekja hvítt ljós leysir, því umfangsmeiri notkun þess í ljósleiðarakerfi. Til dæmis, þegar verið er að nota Fiber Bragg Grating (FBG) til að smíða skynjaranet, var hægt að nota litrófsgreiningu eða stillanlegu síu samsvarandi aðferð til að demodulation. Sá fyrrnefndi notaði litrófsmæli til að prófa hvert FBG resonant bylgjulengd á netinu. Hið síðarnefnda notar viðmiðunarsíun til að fylgjast með og kvarða FBG í skynjuninni, sem báðir þurfa breiðbandsljósgjafa sem prófunarljós fyrir FBG. Vegna þess að hvert FBG aðgangsnet mun hafa ákveðið innsetningartap og er með bandbreidd sem er meira en 0,1 nm, þarf samtímis demodulation margra FBG breiðbandsljósgjafa með miklum krafti og mikilli bandbreidd. Til dæmis, þegar þú notar langan tíma trefjargrind (LPFG) til að skynja, þar sem bandbreidd eins tapstopps er í 10 nm röð, er krafist breitt litrófs ljósgjafa með nægilegri bandbreidd og tiltölulega flatt litróf til að einkenna ómissandi hámarkseinkenni þess. Sérstaklega getur hljóðeinangruð trefjargrind (AIFG) smíðuð með því að nota hljóðstýrð áhrif náð stillingarsvið af resonant bylgjulengd allt að 1000 nm með rafmagnsstillingu. Þess vegna er kraftmikið grindarprófun með svo öfgafullt breiðstillingarsvið mikla áskorun fyrir bandbreidd svið breiðvirkra ljósgjafa. Að sama skapi, á undanförnum árum, hefur hallað Bragg trefjargrind einnig verið mikið notað á sviði trefjarskynjun. Vegna margra hámarks tapseinkenna þess getur dreifingarsvið bylgjulengdar venjulega orðið 40 nm. Skynjunarbúnaður þess er venjulega að bera saman hlutfallslega hreyfingu milli margra flutningstoppa, svo það er nauðsynlegt að mæla flutningsróf þess alveg. Bandbreidd og kraftur breiðu litrófsins er krafist að vera hærri.
2.. Rannsóknarstaða heima og erlendis
2.1 Þröng línubreidd ljósgjafa
2.1.1 Þröngur línubreidd hálfleiðari dreift endurgjöf leysir
Árið 2006, Cliche o.fl. minnkaði MHz kvarða hálfleiðaraDFB leysir(dreift endurgjöf leysir) til KHZ kvarða með rafmagns endurgjöfaraðferð; Árið 2011, Kessler o.fl. notaði lágan hita og háan stöðugleika stakan kristalhol ásamt virkri endurgjöf stjórnun til að fá öfgafullt narrow linewidth leysirafköst 40 MHz; Árið 2013 fékk Peng o.fl. hálfleiðara leysir framleiðsla með 15 kHz línubreidd með því að nota aðferðina við aðlögun ytri Fabry-Perot (FP). Rafmagns endurgjöfaraðferðin notaði aðallega viðbrögð við stöðugleika tjarnar-hallsins tíðni til að gera laser línubreidd ljósgjafans minnkað. Árið 2010, Bernhardi o.fl. framleiddi 1 cm af Erbium-dópaðri súrál FBG á kísiloxíð undirlag til að fá leysirafköst með línubreidd um 1,7 kHz. Á sama ári, Liang o.fl. Notaði sjálfsprungna endurgjöf á afturvirkri Rayleigh dreifingu sem myndaðist af há-Q Echo Wall resonator fyrir hálfleiðara leysir línubreiddarsamþjöppun, eins og sýnt er á mynd 1, og fékk að lokum þröngan línabreidd framleiðsla 160 Hz.
Mynd 1 (a) Skýringarmynd af hálfleiðara leysir línubreidd samþjöppun byggð á sjálfs innspennu Rayleigh dreifingu ytri Whispering Gallery Mode resonator;
(b) tíðni litróf ókeypis sem er hlaupandi hálfleiðari leysir með línubreidd 8 MHz;
(c) Tíðni litróf leysisins með línubreidd þjappað í 160 Hz
2.1.2 Þröng línubreidd trefjar leysir
Fyrir línulegar hola trefjar leysir fæst þröngt línubreidd leysirafköst einnar lengdarstillingar með því að stytta lengd resonatorsins og auka lengdarstillingu. Árið 2004, Spiegelberg o.fl. Fékk stakan lengdarstillingu þröngt línubreidd leysirafköst með línubreidd 2 kHz með DBR stuttri hola aðferð. Árið 2007, Shen o.fl. notaði 2 cm mjög Erbium-dópað kísiltrefjar til að skrifa FBG á Bi-Ge samdópaða ljósnæmu trefjar og blandaði því saman við virkan trefjar til að mynda samningur línulegs hola, sem gerir leysirútgangslínuna breidd minna en 1 kHz. Árið 2010, Yang o.fl. notaði 2 cm mjög dópað stutt línulegt hola ásamt þröngum FBG síu til að fá stakan lengdarstillingu leysirafköst með línubreidd sem er minna en 2 kHz. Árið 2014 notaði teymið stutt línulegt hola (sýndarbrotinn hring resonator) ásamt FBG-FP síu til að fá leysirafköst með þrengri línubreidd, eins og sýnt er á mynd 3. árið 2012, Cai o.fl. notaði 1,4 cm stuttan hola uppbyggingu til að fá skautandi leysirafköst með afköstum sem eru meiri en 114 MW, miðju bylgjulengd 1540,3 nm og línubreidd 4,1 kHz. Árið 2013, Meng o.fl. Notaði Brillouin dreifingu af Erbium-dópuðum trefjum með stuttum hringholum af fullri hlutdrægni sem varðveitir tæki til að fá eins langvarandi stillingu, lágfasa hávaða leysirafköst með framleiðsla afköst 10 MW. Árið 2015 notaði teymið hringhola sem samanstendur af 45 cm erbium-dópuðum trefjum sem Brillouin dreifingarmiðillinn til að fá lágan þröskuld og þröngan leysirafköst á línubreidd.
Mynd 2 (a) skýringarmynd af SLC trefjar leysinum;
(b) Lineshape af heterodyne merkinu mæld með 97,6 km trefjar seinkun
Pósttími: Nóv 20-2023