Teicneolaíocht foinse léasair saor in aisce,snáithín optúilag braiteadh Cuid a hAon
Is cineál teicneolaíochta braite é teicneolaíocht braite snáithíní optúla a fhorbraítear in éineacht le teicneolaíocht snáithíní optúla agus teicneolaíocht cumarsáide snáithíní optúla, agus tá sé anois ar cheann de na brainsí is gníomhaí den teicneolaíocht fhótaileictreach. Tá córas braite snáithíní optúla comhdhéanta go príomha de léasair, snáithín tarchurtha, eilimint braite nó limistéar modhnú, braite solais agus páirteanna eile. I measc na bparaiméadar a chuireann síos ar shaintréithe na dtonnta solais tá déine, tonnfhad, céim, staid polaraithe, etc. Féadfaidh tionchair sheachtracha i dtarchur snáithíní optúla na paraiméadair seo a athrú. Mar shampla, nuair a bhíonn tionchar ag teocht, brú, brú, sruth, díláithriú, creathadh, rothlú, lúbadh agus cainníocht cheimiceach ar an gcosán optúil, athraíonn na paraiméadair seo dá réir. Tá braiteadh snáithíní optúla bunaithe ar an gcaidreamh idir na paraiméadair seo agus fachtóirí seachtracha chun na cainníochtaí fisiceacha comhfhreagracha a bhrath.
Tá go leor cineálacha defoinse léasaira úsáidtear i gcórais braite snáithíní optúla, ar féidir iad a roinnt ina dhá chatagóir: comhleanúnachfoinsí léasairagus foinsí solais dothuigthe, dothuigthefoinsí solaisáirítear go príomha solas gealbhruthach agus dé-óid astaithe solais, agus áirítear le foinsí solais comhleanúnacha léasair soladacha, léasair leachtacha, léasair gáis,léasair leathsheoltóraagusléasair snáithín. Seo a leanas go príomha le haghaidh anfoinse solais léasaira úsáidtear go forleathan i réimse braite snáithíní le blianta beaga anuas: léasair aon-minicíochta leithead líne caol, léasair minicíochta scuabtha aon-tonnfhad agus léasair bán.
1.1 Ceanglais maidir le líne athrú caolfoinsí solais léasair
Ní féidir córas braite snáithíní optúla a scaradh ón bhfoinse léasair, mar an tonn solais iompróra comhartha tomhaiste, feidhmíocht foinse solais léasair féin, mar shampla cobhsaíocht chumhachta, líneáil léasair, torann céim agus paraiméadair eile ar an gcóras braite snáithíní optúla achar braite, braite. tá ról cinntitheach ag cruinneas, íogaireacht agus tréithe torainn. Le blianta beaga anuas, le forbairt córais braite snáithíní optúla ultra-ard-réiteach fad-achair, tá an saol acadúil agus an tionscal tar éis ceanglais níos déine a chur ar aghaidh maidir le feidhmíocht líneála miniaturization léasair, go príomha i: Úsáideann teicneolaíocht machnaimh fearainn minicíochta optúla (OFDR) comhleanúnach. teicneolaíocht braite chun anailís a dhéanamh ar na comharthaí backrayleigh scaipthe snáithíní optúla sa réimse minicíochta, le clúdach leathan (na mílte méadar). Tá na buntáistí a bhaineann le réiteach ard (taifeach ar leibhéal milliméadar) agus íogaireacht ard (suas le -100 dBm) anois ar cheann de na teicneolaíochtaí a bhfuil ionchais iarratais leathan acu i dteicneolaíocht tomhais agus braite snáithíní optúla dáilte. Is é croílár na teicneolaíochta OFDR ná úsáid a bhaint as foinse solais tunable chun tiúnadh minicíochta optúla a bhaint amach, agus mar sin déanann feidhmíocht an fhoinse léasair na príomhfhachtóirí a chinneadh mar raon braite OFDR, íogaireacht agus réiteach. Nuair atá fad an phointe machnaimh gar don fhad comhleanúnachais, déanfar déine an chomhartha buille a mhaolú go heaspónantúil leis an gcomhéifeacht τ/τc. Maidir le foinse solais Gaussach le cruth speictreach, d'fhonn a chinntiú go bhfuil níos mó ná 90% infheictheacht ag an minicíocht buille, is é Lmax~0.04vg an gaol idir leithead líne na foinse solais agus an fad braite uasta is féidir leis an gcóras a bhaint amach. /f, a chiallaíonn go bhfuil leithead líne na foinse solais níos lú ná 100 Hz i gcás snáithín a bhfuil fad 80 km aige. Ina theannta sin, chuir forbairt iarratais eile ceanglais níos airde ar aghaidh maidir le líneáil na foinse solais. Mar shampla, sa chóras hidreafóin snáithíní optúla, cinneann líneáil na foinse solais torann an chórais agus socraíonn sé freisin comhartha íosta intomhaiste an chórais. I bhfrithchaiteoir fearainn ama optúil Brillouin (BOTDR), déantar réiteach tomhais teochta agus strus a chinneadh go príomha trí líneáil na foinse solais. I gyro snáthoptaice athshondóra, is féidir fad comhleanúnachais an tonn solais a mhéadú trí leithead líne na foinse solais a laghdú, rud a fheabhsóidh míne agus doimhneacht athshondais an athshondóra, ag laghdú leithead líne an athshondóra, agus ag cinntiú an tomhas. cruinneas an gyro snáthoptaice.
1.2 Ceanglais maidir le foinsí léasair scuabtha
Tá feidhmíocht tiúnadh tonnfhad solúbtha ag léasair scuabtha tonnfhad aonair, is féidir leis léasair tonnfhad seasta aschuir iolracha a athsholáthar, costas tógála an chórais a laghdú, is cuid riachtanach de chóras braite snáithíní optúla é. Mar shampla, i braiteadh snáithíní rian gáis, tá buaiceanna ionsúcháin gáis éagsúla ag cineálacha éagsúla gáis. D'fhonn an éifeachtúlacht ionsú solais a áirithiú nuair a bhíonn an gás tomhais leordhóthanach agus íogaireacht tomhais níos airde a bhaint amach, is gá tonnfhad an fhoinse solais tarchurtha a ailíniú le buaic ionsú an mhóilín gáis. Is é tonnfhad na foinse solais braite a chinnfidh an cineál gáis is féidir a bhrath go bunúsach. Mar sin, tá solúbthacht tomhais níos airde i gcórais braite den sórt sin ag léasair caola líneála a bhfuil feidhmíocht thiúnta leathanbhanda cobhsaí acu. Mar shampla, i roinnt córais braite snáithíní optúla dáilte atá bunaithe ar mhachnamh fearainn minicíochta optúla, ní mór an léasair a scuabadh go tapa go tréimhsiúil chun braiteadh agus dímodúchán comharthaí optúla ardchruinneas a bhaint amach, agus mar sin tá ceanglais réasúnta ard ag ráta modhnú na foinse léasair. , agus de ghnáth bíonn gá le luas scuabtha an léasair inchoigeartaithe chun 10 pm/μs a bhaint amach. Ina theannta sin, is féidir an léasair tonnfhad caol intunable tonnfhad a úsáid go forleathan freisin i liDAR, cianbhraiteacht léasair agus anailís speictreach ardtaifigh agus réimsí braite eile. D'fhonn freastal ar riachtanais na bparaiméadar ardfheidhmíochta maidir le bandaleithead tiúnta, cruinneas tiúnadh agus luas tiúnta na léasair aon-tonnfhad i réimse braite snáithíní, is é an sprioc iomlán atá ag staidéar a dhéanamh ar léasair snáithíní caol-leithead tunable le blianta beaga anuas ná ard-. tiúnadh cruinneas i raon tonnfhad níos mó ar bhonn líneáil léasair ultra-chúng, torann céim ultra-íseal, agus minicíocht agus cumhacht aschuir ultra-cobhsaí a shaothrú.
1.3 Éileamh ar fhoinse solais léasair bán
I réimse na braite optúla, tá tábhacht mhór ag baint le léasair solais bán ardchaighdeáin chun feidhmíocht an chórais a fheabhsú. Dá leithne an clúdach speictrim de léasair solais bháin, is amhlaidh is fairsinge a chuirtear i bhfeidhm é i gcóras braite snáithíní optúla. Mar shampla, nuair a úsáidtear gríl Bragg snáithíneach (FBG) chun líonra braiteora a thógáil, d’fhéadfaí anailís speictreach nó modh meaitseála scagaire tunable a úsáid le haghaidh dí-mhodú. Bhain an chéad cheann úsáid as speictriméadar chun gach tonnfhad athshondach FBG sa líonra a thástáil go díreach. Úsáideann an dara ceann scagaire tagartha chun an FBG a rianú agus a chalabrú sa braite, agus éilíonn an dá cheann acu foinse solais leathanbhanda mar fhoinse solais tástála don FBG. Toisc go mbeidh caillteanas cuir isteach áirithe ag gach líonra rochtana FBG, agus go bhfuil bandaleithead níos mó ná 0.1 nm aige, éilíonn dí-modulation comhuaineach FBG iolrach foinse solais leathanbhanda le cumhacht ard agus bandaleithead ard. Mar shampla, nuair a úsáidtear gráta snáithíneach tréimhse fhada (LPFG) le haghaidh braite, ós rud é go bhfuil bandaleithead buaic caillteanais aonair thart ar 10 nm, tá gá le foinse solais speictrim leathan le bandaleithead leordhóthanach agus speictream réasúnta cothrom chun a athshondach a shainiú go cruinn. tréithe buaic. Go háirithe, is féidir le gráta snáithíní fuaimiúla (AIFG) a dhéantar trí úsáid a bhaint as éifeacht acousto-optúil raon tiúnta de thonnfhad athshondach suas le 1000 nm a bhaint amach trí bhíthin tiúnadh leictreach. Dá bhrí sin, cuireann tástáil ghríl dinimiciúil le raon tiúnála ultra-leathan den sórt sin dúshlán mór do raon bandaleithead foinse solais speictrim leathan. Ar an gcaoi chéanna, le blianta beaga anuas, baineadh úsáid fhorleathan as gríl snáithíní Bragg tilted i réimse braite snáithíní. Mar gheall ar a saintréithe speictrim caillteanais il-buaic, is féidir leis an raon dáileadh tonnfhad 40 nm a bhaint amach de ghnáth. De ghnáth is é a mheicníocht braite ná an ghluaiseacht choibhneasta i measc buaiceanna tarchurtha iolracha a chur i gcomparáid, agus mar sin is gá a speictream tarchurtha a thomhas go hiomlán. Tá gá le bandaleithead agus cumhacht na foinse solais speictrim leathan a bheith níos airde.
2. Stádas taighde sa bhaile agus thar lear
2.1 Líne caol foinse solais léasair
2.1.1 Léasair aiseolais leathsheoltóra dáilte leathsheoltóra caol
Sa bhliain 2006, d'fhógair Cliche et al. laghdaigh scála MHz leathsheoltóraDFB léasair(léasair aiseolais dáilte ) go scála kHz ag baint úsáide as modh aiseolais leictreach; I 2011, Kessler et al. úsáidtear cuas criostail aonair íseal-teocht agus ardchobhsaíochta in éineacht le rialú aiseolais gníomhach chun aschur léasair traslíne ultra-chúng de 40 MHz a fháil; In 2013, fuair Peng et al aschur léasair leathsheoltóra le líneáil 15 kHz trí úsáid a bhaint as modh coigeartaithe aiseolais seachtrach Fabry-Perot (FP). Bhain an modh aiseolais leictreach úsáid go príomha as aiseolas cobhsaithe minicíochta Pond-Drever-Hall chun líneáil léasair an fhoinse solais a laghdú. I 2010, Bernhardi et al. tháirgtear 1 cm d'alúmana dópáilte eirbiam FBG ar fhoshraith ocsaíd sileacain chun aschur léasair a fháil le leithead líne de thart ar 1.7 kHz. Sa bhliain chéanna, Liang et al. úsáid as an aiseolas féin-instealladh de ar gcúl scaipthe Rayleigh déanta ag resonator balla macalla ard-Q le haghaidh comhbhrú leathsheoltóra léasair-leithead líne, mar a thaispeántar i bhFíor 1, agus ar deireadh fuair aschur léasair caol-leithead de 160 Hz.
Fíor 1 (a) Léaráid de chomhbhrú líne athrú léasair leathsheoltóra bunaithe ar an féin-instealladh Rayleigh scaipthe ar athshonadóir mód gailearaí cogar seachtrach;
(b) Speictream minicíochta an léasair leathsheoltóra shaorsheachtaithe a bhfuil an líneáil aige 8 MHz;
(c) Speictream minicíochta an léasair a bhfuil an líneáil aige comhbhrúite go 160 Hz
2.1.2 Léasair shnáithíneach caolchúiseach
Maidir le léasair snáithíní cuas líneach, faightear an t-aschur léasair caol líneach de mhodh fadaimseartha amháin trí fhad an athshondóra a ghiorrú agus an t-eatramh mód fadaimseartha a mhéadú. I 2004, Spiegelberg et al. faightear aschur léasair fadlíne caol amháin fadlíne le líne athrú 2 kHz trí úsáid a bhaint as modh cuas gearr DBR. I 2007, Shen et al. D'úsáid sé snáithín sileacain dópáilte go mór erbium 2 cm chun FBG a scríobh ar shnáithín fhótaisintéiseach dé-dhópáilte Bi-Ge, agus é a chomhleádh le snáithín gníomhach chun cuas líneach dlúth a chruthú, rud a fhágann go bhfuil a leithead líne aschuir léasair níos lú ná 1 kHz. I 2010, Yang et al. úsáidtear cuas líneach gearr arddhópáilte 2cm in éineacht le scagaire FBG caolbhanda chun aschur léasair mód amháin fadaimseartha a fháil le leithead líne níos lú ná 2 kHz. In 2014, d'úsáid an fhoireann cuas gearr líneach (athshonadóir fáinne fillte fíorúil) in éineacht le scagaire FBG-FP chun aschur léasair a fháil le leithead líne níos cúinge, mar a thaispeántar i bhFíor 3. In 2012, rinne Cai et al. úsáidtear struchtúr cuas gearr 1.4cm chun aschur léasair polaraitheach a fháil le cumhacht aschuir níos mó ná 114 mW, tonnfhad lárnach 1540.3 nm, agus leithead líne de 4.1 kHz. In 2013, Meng et al. úsáidtear scaipeadh Brillouin de shnáithín dópáilte eirbiam le cuas gearrfháinne de ghléas caomhnaithe lán-laofachta chun aschur léasair torainn aon-chéim amháin a fháil le cumhacht aschuir de 10 mW. In 2015, d'úsáid an fhoireann cuas fáinne comhdhéanta de shnáithín dópáilte erbium 45 cm mar mheán gnóthachain scaipthe Brillouin chun tairseach íseal agus aschur léasair caollíne caol a fháil.
Fíor 2 (a) Líníocht scéimreach den léasair snáithín SLC;
(b) Cruth líne an chomhartha heitreadaine tomhaiste le moill snáithíneach 97.6 km
Am postála: Samhain-20-2023