Технология лазерного источника дляОптическое волокноОщущая часть первой
Технология оптического восприятия волокна - это своего рода технология зондирования, разработанную наряду с технологией оптической волокна и технологией коммуникации оптического волокна, и она стала одной из самых активных ветвей фотоэлектрической технологии. Система оптического волокна в основном состоит из лазера, трансмиссионного волокна, чувствительного элемента или площади модуляции, обнаружения света и других деталей. Параметры, описывающие характеристики световой волны, включают интенсивность, длину волны, фазу, состояние поляризации и т. Д. Эти параметры могут быть изменены внешними влияниями при передаче оптического волокна. Например, когда температура, деформация, давление, ток, смещение, вибрация, вращение, изгиб и химическая величина влияют на оптический путь, эти параметры изменяются соответственно. Оптическое восприятие волокна основано на взаимосвязи между этими параметрами и внешними факторами для обнаружения соответствующих физических величин.
Есть много типовЛазерный источникИспользуется в системах оптических волоконных зондирования, которые можно разделить на две категории: когерентныйЛазерные источникии бессвязные источники света, бессвязныеисточники светаВ основном включают в себя накаливание света и светодиоды, а когерентные источники света включают твердые лазеры, жидкие лазеры, газовые лазеры,Полупроводник лазериволокно лазерПолем Следующее в основном дляЛазерный источник светаШироко используется в области восприятия волокна в последние годы: одночастотный лазерный, одноволновая частота и белый лазер с одной частотой ширины.
1.1 Требования к узкой ширине линииЛазерные источники света
Система оптического волокна не может быть отделена от лазерного источника, так как измеренный сигнальный носитель для носителя сигнала, характеристика самого источника лазерного света, такая как стабильность мощности, ширина линейки лазера, фазовый шум и другие параметры на расстоянии определения оптического восприятия волокна, точности обнаружения, чувствительности и шумовых характеристик. В последние годы, в результате развития высокопоставленных систем оптического восприятия оптических оптоволоконных зондирований, академии и промышленности выдвинули более строгие требования для производительности ширины линейки лазерной миниатюризации, в основном в: оптической частотной доменной отрасли (OFDR) технологии когерентного обнаружения для анализа с обратной скоростью Scathered Scatherse Scatherge Scatherge Superage Superage Superage Superage Supergessecers Procecers Postrescers в плавании. метры). Преимущества высокого разрешения (разрешение на уровне миллиметрового уровня) и высокой чувствительности (до -100 дБм) стали одной из технологий с широкими перспективами применения в технологии распределенного оптического измерения волокна и зондирования. Ядро технологии OFDR состоит в том, чтобы использовать настраиваемый источник света для достижения настройки оптической частоты, поэтому производительность лазерного источника определяет ключевые факторы, такие как диапазон обнаружения OFDR, чувствительность и разрешение. Когда расстояние точки отражения находится близко к длине когерентности, интенсивность сигнала удара будет экспоненциально ослаблена коэффициентом τ/τc. Для гауссового источника света с спектральной формой, чтобы гарантировать, что частота битов имеет более чем 90% видимость, связь между шириной линии источника света и максимальной длиной чувствительности, которую может достичь система, составляет LMAX ~ 0,04VG/F, что означает, что для волокна с длиной 80 км ширина линии источника света меньше 100 часов. Кроме того, разработка других приложений также выдвигала более высокие требования для ширины линии источника света. Например, в гидрофонах оптического волокна ширина линии источника света определяет шум системы, а также определяет минимальный измеримый сигнал системы. В отражателе оптического домена оптического домена (BOTDR) разрешение температуры и напряжения измерения в основном определяется шириной линии источника света. В резонаторном волоконно -оптическом гироскопе длина когерентности световой волны может быть увеличена путем уменьшения ширины линии источника света, тем самым улучшая глубину тонкости и резонанса резонатора, уменьшая ширину линии резонатора и обеспечивая точность измерения волоконного гиропа.
1.2 Требования к лазерным источникам развертки
Одиночный лазер длиной волны имеет гибкую производительность настройки длины волны, может заменить несколько выходных лазеров с фиксированной длиной волны, снизить стоимость строительства системы, является неотъемлемой частью системы оптического восприятия волокна. Например, при зондировании газового волокна различные виды газов имеют разные пики поглощения газа. Чтобы обеспечить эффективность поглощения света, когда измеренный газ является достаточной, и достичь более высокой чувствительности измерения, необходимо выравнивать длину волны источника света передачи с пиком поглощения молекулы газа. Тип газа, который может быть обнаружен, по существу определяется длиной волны чувствительного источника света. Следовательно, лазеры узкой ширины линейки со стабильной широкополосной настройкой имеют более высокую гибкость измерения в таких системах сенсорных систем. Например, в некоторых распределенных оптических системах восприятия волокна, основанных на отражении оптической частотной области, лазер должен быть быстро периодически охватывать для достижения высокого когерентного обнаружения и демодуляции оптических сигналов, поэтому скорость модуляции лазерного источника имеет относительно высокие требования, а скорость развертываемого Laser обычно требуется для достижения 10 PM/µ. Кроме того, настраиваемый лазер с узкой шириной длины волны также может широко использоваться в лидаре, лазерном дистанционном зондировании и спектральном анализе высокого разрешения и в других областях зондирования. In order to meet the requirements of high performance parameters of tuning bandwidth, tuning accuracy and tuning speed of single-wavelength lasers in the field of fiber sensing, the overall goal of studying tunable narrow-width fiber lasers in recent years is to achieve high-precision tuning in a larger wavelength range on the basis of pursuing ultra-narrow laser linewidth, ultra-low phase noise, and ultra-stable output frequency и власть.
1.3 Спрос на источник белого лазерного света
В области оптического зондирования высококачественный лазер белого света имеет большое значение для повышения производительности системы. Чем шире охват спектра лазера белого света, тем более обширным его применением в системе оптического восприятия волокна. Например, при использовании оптоволоконной решетки (FBG) для построения сенсорной сети можно использовать спектральный анализ или метод соответствия настройки фильтра для демодуляции. Первый использовал спектрометр для непосредственного тестирования каждой резонансной длины волны FBG в сети. Последний использует эталонный фильтр для отслеживания и калибровки FBG в зондировании, оба из которых требуют широкополосного источника света в качестве испытательного источника света для FBG. Поскольку каждая сеть доступа FBG будет иметь определенную потерю вставки и имеет полосу пропускания более 0,1 нм, одновременная демодуляция нескольких FBG требует широкополосного источника света с высокой мощностью и высокой пропускной способностью. Например, при использовании длительного периода оптоволокно -решетки (LPFG) для зондирования, поскольку полоса пропускания единого пика потерь находится в порядке 10 нм, необходим для точной характеристики света широкого спектра с достаточной пропускной способностью и относительно плоским спектром. В частности, акустическая решетка волокна (AIFG), построенная с использованием акусто-оптического эффекта, может достичь диапазона настройки резонансной длины волны до 1000 нм с помощью электрической настройки. Следовательно, динамическое тестирование решетки с таким ультрачевым диапазоном настройки создает большую проблему для диапазона полосы пропускания широкого спектра источника света. Аналогичным образом, в последние годы наклонная решетка Bragg Fiber также широко использовалась в области зондирования волокна. Благодаря своему многопиковым характеристикам спектра потерь, диапазон распределения длины волны обычно может достигать 40 нм. Его определяющий механизм обычно состоит в том, чтобы сравнить относительное движение между несколькими пиками передачи, поэтому необходимо полностью измерить его спектр передачи. Пропускная способность и мощность широкого спектра источника света должны быть выше.
2. Статус исследования дома и за рубежом
2.1 Laser Laser Light Source
2.1.1 Узкая ширина линии полупроводниковой распределенной обратной связи лазер
В 2006 году Cliche et al. Уменьшение шкалы MHZ полупроводникаDFB Лазер(распределенный лазер обратной связи) в масштаб кГц с использованием метода электрической обратной связи; В 2011 году Kessler et al. использовал низкотемпературную и высокую стабильность монокристаллическую полость в сочетании с активной контролем обратной связи для получения лазерного выхода ширины линейки с ультра-навесом 40 МГц; В 2013 году Peng et al. Получили полупроводниковую лазерную выход с шириной линии 15 кГц, используя метод внешней регулировки обратной связи Fabry-Perot (FP). Метод обратной связи электрической обратной связи в основном использовал обратную связь по стабилизации частоты в пруду, чтобы уменьшить ширину линии лазера источника света. В 2010 году Bernhardi et al. Произведено 1 см алюминия, легированного эрбием, на субстрате оксида кремния, чтобы получить лазерный выход с шириной линии около 1,7 кГц. В том же году Liang et al. Использовал обратную связь с самостоятельным инъекцией обратного рассеяния Рэлея, образованного резонатором стенки с высоким Q для сжатия шириной ширины линии полупроводника, как показано на рисунке 1, и, наконец, получил узкую линейную ширину, растущую 160 Гц.
Рис. 1 (а) Диаграмма полупроводниковой лазерной ширины, основанная на самостоятельном рассеянном рассеянии резонатора резонатора галереи внешнего шепота;
(б) частотный спектр свободного работающего полупроводникового лазера с шириной линии 8 МГц;
(C) Частотный спектр лазера с шириной линии сжатой до 160 Гц
2.1.2 Узкая ширина волоконной ширины
Для лазеров с линейной полостью волокнистого волокна получается узкая ширина линейной ширины отдельного продольного режима путем сокращения длины резонатора и увеличения интервала продольной моды. В 2004 году Spiegelberg et al. Получил один вывод лазерной ширины с одним продольным режимом с шириной линии 2 кГц с использованием метода короткой полости DBR. В 2007 году Shen et al. Использовал 2-сантимично легированное эрбием кремниевое волокно для записи FBG на ко-лечебном союзовном волокне Bi-Ge, и слило его с активным волокном, чтобы сформировать компактную линейную полость, делая ширину лазерной выходной линии менее 1 кГц. В 2010 году Yang et al. Использовал 2 -сантиметровую короткую линейную полость с высокой допировкой в сочетании с узкополосным фильтром FBG, чтобы получить выходной выход для одного продольного режима с шириной линии менее 2 кГц. В 2014 году команда использовала короткую линейную полость (резонатор с сложенным кольцом виртуального кольца) в сочетании с фильтром FBG-FP для получения лазерного вывода с более узкой шириной линии, как показано на рисунке 3. В 2012 году Cai et al. Использовал 1,4 -см короткой конструкции полости для получения поляризационного лазерного вывода с выходной мощностью более 114 МВт, центральной длиной волны 1540,3 нм и шириной линии 4,1 кГц. В 2013 году Meng et al. Использовал рассеяние Brillouin, легированного эрбием волокна с короткой кольцевой полостью устройства с сохранением полного соединения для получения одноинального режима низкофазного лазера шума с выходной мощностью 10 МВт. В 2015 году команда использовала кольцевую полость, состоящую из 45-см, легированного эрбий, в качестве среды усиления рассеяния Brillouin для получения низкого порогового и узкого лазерного вывода.
Рис. 2 (а) Схематический рисунок волоконного лазера SLC;
(б) Линешап гетеродинового сигнала, измеренный с задержкой волокна 97,6 км
Время сообщения: 20-2023 ноября