Teicneolaíocht foinse léasair dosnáithín optúilAg braith Chuid a hAon
Is cineál teicneolaíochta braite é teicneolaíocht braite snáithín optúil a forbraíodh mar aon le teicneolaíocht snáithín optúil agus teicneolaíocht cumarsáide snáithín optúil, agus tá sé anois ar cheann de na brainsí is gníomhaí de theicneolaíocht fhótaileictreach. Tá córas braite snáithín optúil comhdhéanta den chuid is mó de léasair, snáithín tarchuir, eilimint braite nó limistéar modhnaithe, braite solais agus codanna eile. I measc na bparaiméadar a chuireann síos ar thréithe na dtonn solais tá déine, tonnfhad, céim, stát polaraithe, etc. Is féidir na paraiméadair seo a athrú trí thionchair sheachtracha i dtarchur snáithín optúil. Mar shampla, nuair a théann teocht, brú, brú, sruth, díláithriú, creathadh, uainíocht, lúbadh agus cainníocht cheimiceach i bhfeidhm ar an gcosán optúil, athraíonn na paraiméadair seo dá réir. Tá braite snáithín optúil bunaithe ar an ngaol idir na paraiméadair seo agus na tosca seachtracha chun na cainníochtaí fisiciúla comhfhreagracha a bhrath.
Tá go leor cineálacha annfoinse léasaira úsáidtear i gcórais braite snáithín optúil, ar féidir iad a roinnt ina dhá chatagóir: comhleanúnachfoinsí léasairagus foinsí solais neamhleanúnacha, neamhleanúnachfoinsí solaisÁirítear go príomha lena n-áirítear dé-óidí gealbhruthacha agus astaíochtaí solais, agus foinsí éadroma comhleanúnacha léasair sholadacha, léasair leachtacha, léasair gháis,léasair leathsheoltóraisléasair snáithín. Tá an méid seo a leanas go príomha donfoinse solais léasairLe blianta beaga anuas a úsáidtear go forleathan i réimse na braite snáithín le blianta beaga anuas: léasair mhinicíochta aon-minicíochta leithead líne caol, léasair minicíochta aon-tonnfhad agus léasair bhán.
1.1 Riachtanais maidir le líne chúng chúngfoinsí solais léasair
Ní féidir córas braite snáithín optúil a dheighilt ón bhfoinse léasair, mar an tonn solais iompróra comhartha tomhaiste, feidhmíocht an tsolais léasair féin, mar shampla cobhsaíocht cumhachta, líne linewidth léasair, torann céim agus paraiméadair eile ar an gcóras braite snáithín optúil, cruinneas braite, íogaireacht agus saintréithe torainn ag imirt ról dícheallach. Le blianta beaga anuas, nuair a forbraíodh córais braite snáithín optúla ardtaifeach fad-achair, tá ceanglais níos déine curtha ar aghaidh ag an saol acadúil agus an tionscal maidir le feidhmíocht linewidth de theicneolaíocht bhrath comhleanúnach a úsáid chun anailís a dhéanamh ar theicneolaíocht mhinicíochta i bhfearann cothaithe i bhfearann minicíochta) chun anailís a dhéanamh ar chomharthaí scaipthe ar leithligh). Tá na buntáistí a bhaineann le réiteach ardtaifigh (réiteach ar leibhéal milliméadair) agus íogaireacht ard (suas le -100 dBm) anois ar cheann de na teicneolaíochtaí a bhfuil ionchais leathana iarratais acu i dtomhas dáilte snáithín optúil agus i dteicneolaíocht braite. Is é croílár na teicneolaíochta OFDR ná foinse solais iniompartha a úsáid chun tiúnadh minicíochta optúil a bhaint amach, mar sin cinneann feidhmíocht na foinse léasair na príomhfhachtóirí amhail raon braite OFDR, íogaireacht agus réiteach. Nuair a bhíonn an fad pointe machnaimh gar don fhad comhleanúnachais, déanfar déine an chomhartha buille a mhaolú go heaspónantúil ag an gcomhéifeacht τ/τc. Maidir le foinse solais Gaussach le cruth speictreach, chun a chinntiú go bhfuil níos mó ná 90% infheictheacht ag minicíocht an bhuille, is é an gaol idir leithead líne an fhoinse solais agus an t -uasfhad braite is féidir leis an gcóras a bhaint amach ná LMAX ~ 0.04VG/F, rud a chiallaíonn go bhfuil níos lú ná 100 Hz le haghaidh snáithín le fad 80 km. Ina theannta sin, chuir forbairt na n -iarratas eile riachtanais níos airde ar aghaidh freisin maidir le líne na foinse solais. Mar shampla, sa chóras hidreafóin snáithín optúil, is é líne líne an fhoinse solais a chinneann torann an chórais agus cinneann sé freisin an comhartha intomhaiste íosta den chóras. I bhFrithchaiteoir Fearainn Optúil Brillouin (BOTDR), déantar réiteach tomhais teochta agus strus a chinneadh go príomha ag línelíne an fhoinse solais. I gyro optúil snáithín athshonóra, is féidir fad comhleanúnachais an tonn solais a mhéadú trí leithead líne an fhoinse solais a laghdú, rud a fheabhsaíonn doimhneacht agus athshondas an athshonóra, ag laghdú leithead líne an athshonóra, agus ag cinntiú cruinneas tomhais Gyro optúil.
1.2 Riachtanais maidir le foinsí léasair scuabtha
Tá feidhmíocht tiúnta tonnfhad solúbtha ag léasair scuabtha tonnfhaid aonair, is féidir é a chur in ionad il -léasair tonnfhad seasta, is cuid fíor -riachtanach de chóras braite snáithín optúil é costas na tógála córais a laghdú. Mar shampla, i mbraistint snáithín gáis a rianú, tá beanna éagsúla ionsú gáis ag cineálacha éagsúla gáis. D'fhonn an éifeachtúlacht ionsúcháin solais a chinntiú nuair a bhíonn an gás tomhais leordhóthanach agus íogaireacht tomhais níos airde a bhaint amach, is gá tonnfhad an fhoinse solais tarchuir a ailíniú le buaic ionsúcháin an mhóilín gáis. Go bunúsach is é tonnfhad na foinse solais braite an cineál gáis is féidir a bhrath. Dá bhrí sin, tá solúbthacht tomhais níos airde i gcórais braite den sórt sin ag léasair chúngacha le feidhmíocht tiúnta leathanbhanda cobhsaí. Mar shampla, i roinnt córas braite snáithíní optúla dáilte bunaithe ar mhachnamh ar fhearann minicíochta optúil, ní mór an léasar a scuabadh go tapa chun braite agus dí-chomhdhlúthú comhleanúnach ard-bheachta a bhaint amach, mar sin bíonn riachtanais réasúnta ard ag ráta modhnaithe an fhoinse léasair, agus is iondúil go gceanglaítear ar luas an léasair inchoigeartaithe 10 pm/μs. Ina theannta sin, is féidir an léasair linewidth chúng iniompartha tonnfhaid a úsáid go forleathan i LiDAR, i gcian-bhraistint léasair agus in anailís speictreach ardtaifigh agus i réimsí braite eile. D'fhonn riachtanais na bparaiméadar ardfheidhmíochta a chomhlíonadh maidir le bandaleithead tiúnta, cruinneas tiúnta agus luas tiúnta léasair aon-tonnfhad i réimse na braite snáithín, is é an sprioc fhoriomlán a bhaineann le staidéar a dhéanamh ar léasair snáithíní cúnga in-inghlactha le blianta beaga anuas ná tiúchan ard-chomhchruinnithe a bhaint amach i raoin tonnfhaid níos mó ar bhonn na n-ultra-ultra-starow, an t-ultra-ultra-starow, an t-ultra-lár, an t-ultra-Laser Laser, Laser-Laser Laser, Laser Laser Laser, Laser-Laser Laser Laser, Minicíocht agus cumhacht aschuir.
1.3 Éileamh ar fhoinse solais léasair bhán
I réimse na braite optúla, tá tábhacht mhór ag baint le léasair solais bán ardcháilíochta chun feidhmíocht an chórais a fheabhsú. An clúdach speictrim níos leithne ar léasair solais bháin, is ea is fairsinge a chur i bhfeidhm i gcóras braite snáithín optúil. Mar shampla, nuair a úsáidtear Bragg Grating (FBG) Fiber chun líonra braiteora a thógáil, d'fhéadfaí anailís speictreach nó modh meaitseála scagaire iniompartha a úsáid le haghaidh dí -chomhdhlúthaithe. D'úsáid an chéad cheann speictriméadar chun gach tonnfhad athshondach FBG a thástáil go díreach sa líonra. Baineann an dara ceann úsáid as scagaire tagartha chun an FBG a rianú agus a chalabrú sa bhraitear, a dteastaíonn foinse solais leathanbhanda uathu mar fhoinse solais tástála don FBG. Toisc go mbeidh caillteanas áirithe curtha isteach ag gach líonra rochtana FBG, agus go bhfuil bandaleithead de níos mó ná 0.1 nm aige, teastaíonn foinse solais leathanbhanda le hardchumhacht agus bandaleithead ard le hilchlárú comhuaineach il -FBG. Mar shampla, nuair a bhíonn gríl snáithín fada (LPFG) á úsáid le haghaidh braite, ós rud é go bhfuil bandaleithead buaicphointe amháin in ord 10 nm, tá gá le foinse solais speictrim leathan le bandaleithead leordhóthanach agus speictream measartha cothrom chun a thréithe buaicphointí a thréithriú go cruinn. Go háirithe, is féidir le grádú snáithíneach fuaimiúil (AIFG) a tógadh trí úsáid a bhaint as éifeacht acousto-optúil raon tiúnta tonnfhaid athshondach suas le 1000 nm trí thiúnadh leictreach. Dá bhrí sin, is dúshlán mór é an tástáil ghrádaithe dhinimiciúil le raon tiúnta chomh mór sin ar an raon bandaleithead d'fhoinse solais speictrim leathan. Ar an gcaoi chéanna, le blianta beaga anuas, baineadh úsáid fhorleathan as gríl snáithín bragg claonta i réimse na braite snáithín. Mar gheall ar a thréithe speictrim caillteanais ilbhuaic, is féidir leis an raon dáilte tonnfhaid 40 nm a bhaint amach de ghnáth. Is iondúil gurb é a mheicníocht braite comparáid a dhéanamh idir an ghluaiseacht choibhneasta i measc na mbuachaillí tarchuir iolracha, mar sin is gá a speictream tarchuir a thomhas go hiomlán. Ceanglaítear ar bhandaleithead agus ar chumhacht na foinse solais speictrim leathan a bheith níos airde.
2. Stádas Taighde sa Bhaile agus Thar Lear
2.1 Foinse Solais Léasair Líne Líne Chaol
2.1.1 Líne Leathsheoltóra Leathsheoltóra Caol Léasair Aiseolais Dáilte
I 2006, cliche et al. Laghdaigh an scála MHz de leathsheoltóraLéasair DFB(léasar aiseolais dáilte) go scála KHz ag baint úsáide as modh aiseolais leictreach; In 2011, Kessler et al. Cuas criostail aonair teochta íseal agus ard-chobhsaíocht in éineacht le rialú aiseolais ghníomhach chun aschur léasair linewidth ultra-narrow de 40 MHz a fháil; In 2013, fuair Peng et al aschur léasair leathsheoltóra le líne-líne de 15 kHz trí úsáid a bhaint as an modh um choigeartú aiseolais seachtrach Fabry-Perot (FP). D'úsáid an modh aiseolais leictreach an t-aiseolas cobhsaíochta minicíochta minicíochta locháin-drever-halla chun go laghdófaí líne linewidth an fhoinse solais. In 2010, Bernhardi et al. Táirgeadh 1 cm de alúmana FBG le hErbium ar fhoshraith ocsaíd sileacain chun aschur léasair a fháil le leithead líne de thart ar 1.7 kHz. Sa bhliain chéanna, tá Liang et al. D'úsáid sé an t-aiseolas féin-insteallta de scaipeadh siar Rayleigh ar ais a chruthaigh athshonóir balla ard-Q-Q le haghaidh comhbhrú leithead léasair leathsheoltóra, mar a thaispeántar i bhFigiúr 1, agus ar deireadh fuair sé aschur léasair leithead líne leithead de 160 Hz.
Fíor 1 (a) Léaráid de chomhbhrú linewidth léasair leathsheoltóra bunaithe ar an bhféin-instealladh Rayleigh scaipthe ar athshonóir mód an ghailearaí sheachtraigh;
(b) speictream minicíochta an léasair leathsheoltóra atá ag rith saor in aisce le linewidth de 8 MHz;
(c) Speictream minicíochta an léasair le linewidth comhbhrúite go 160 Hz
2.1.2 Léasar snáithín caollíne caol
Maidir le léasair snáithíní cuas líneach, faightear an t -aschur léasair linewidth caol de mhód fadaimseartha amháin trí fhad an athshonóra a ghiorrú agus an t -eatramh mód fadaimseartha a mhéadú. I 2004, Spiegelberg et al. Fuarthas aschur léasair linewidth cúng mód fadaimseartha le líne líne de 2 kHz trí mhodh cuas gearr DBR a úsáid. I 2007, Shen et al. D'úsáid sé snáithín sileacain 2 cm go mór le hErbium chun FBG a scríobh ar shnáithín fóta-dhíograiseach dé-GE, agus chuir sé le snáithín gníomhach é chun cuas líneach dlúth a chruthú, ag déanamh a leithead líne aschuir léasair níos lú ná 1 kHz. In 2010, tá Yang et al. D'úsáid sé cuas líneach gearr -dopáilte 2cm in éineacht le scagaire FBG caolbhanda chun aschur léasair mód fadaimseartha amháin a fháil le leithead líne níos lú ná 2 kHz. In 2014, bhain an fhoireann úsáid as cuas líneach gearr (athshondaire fáinne fíorúil fillte) in éineacht le scagaire FBG-FP chun aschur léasair a fháil le leithead líne níos cúinge, mar a thaispeántar i bhFíor. In 2012, Cai et al. D'úsáid sé struchtúr cuas gearr 1.4cm chun aschur léasair polaraithe a fháil le cumhacht aschuir níos mó ná 114 MW, tonnfhad lárnach de 1540.3 nm, agus leithead líne 4.1 kHz. In 2013, tá Meng et al. D'úsáid Scaipeadh Brillouin de shnáithín dopáilte erbium le cuas gearr fáinne de ghléas caomhnaithe lán-bhia chun mód aon-fhada, aschur léasair torainn ísealchéime a fháil le cumhacht aschuir de 10 MW. In 2015, bhain an fhoireann úsáid as cuas fáinne a bhí comhdhéanta de shnáithín 45 cm erbium-dopáilte de réir mar a ghnóthaíonn an scaipeadh Brillouin meán chun aschur léasair tairsí agus cúng líne a fháil.
Fíor 2 (a) Líníocht sceidealta den léasar snáithín SLC;
(b) Línte an chomhartha heterodyne arna thomhas le moill snáithín 97.6 km
Am Post: Samhain-20-2023