Лазер чыганагы технологиясеоптик җепселБеренче өлеш
Оптик җепселне сизү технологиясе - оптик җепсел технологиясе һәм оптик җепсел элемтәсе технологиясе белән берлектә эшләнгән сизү технологиясе, һәм ул фотоэлектр технологияләренең иң актив тармакларының берсенә әверелде. Оптик җепсел сизү системасы, нигездә, лазер, тапшыру җепселләре, сизү элементы яки модуляция өлкәсе, яктылыкны ачыклау һәм башка өлешләрдән тора. Яктылык дулкынының характеристикаларын тасвирлаучы параметрларга интенсивлык, дулкын озынлыгы, фаза, поляризация торышы һ.б. керә. Бу параметрлар оптик җепсел тапшыруның тышкы йогынтысы белән үзгәртелергә мөмкин. Мәсәлән, температура, штамм, басым, ток, күчерү, тибрәнү, әйләнү, бөкләнү һәм химик күләм оптик юлга тәэсир иткәндә, бу параметрлар тиешенчә үзгәрәләр. Оптик җепсел сизү бу параметрлар һәм тышкы физик факторлар арасындагы бәйләнешкә нигезләнә, тиешле физик күләмнәрне ачыклау.
Төрле төрләре барлазер чыганагыике категориягә бүлеп була торган оптик җепсел сизү системаларында кулланылалазер чыганакларыһәм бер-берсенә туры килмәгән яктылык чыганакларыяктылык чыганакларынигездә утлы яктылык һәм яктылык җибәрүче диодлар керә, һәм якты яктылык чыганакларына каты лазерлар, сыек лазерлар, газ лазерлары керә,ярымүткәргеч лазерһәмҗепселле лазер. Түбәндәлазер яктылык чыганагыСоңгы елларда җепсел сизү өлкәсендә киң кулланылган: тар сызык киңлеге бер ешлыклы лазер, бер дулкын озынлыгы сөртү ешлыгы лазеры һәм ак лазер.
1.1 Тар юл киңлегенә таләпләрлазер яктылык чыганаклары
Оптик җепсел сизү системасын лазер чыганагыннан аерып булмый, чөнки үлчәнгән сигнал ташучы яктылык дулкыны, лазер яктылык чыганагы үзе эшли, мәсәлән, көч тотрыклылыгы, лазер линейд киңлеге, фаза тавышы һәм оптик җепсел сизү системасының башка параметрлары, ачыклау төгәллек, сизгерлек һәм тавыш характеристикалары хәлиткеч роль уйный. Соңгы елларда, ерак аралардагы ультра югары резолюцияле оптик җепсел сизү системалары үсеше белән, академия һәм сәнәгать лазер миниатюризациясенең линейд киңлеге өчен тагын да катгый таләпләр куйдылар, нигездә: оптик ешлык домен чагылдыру (OFDR) технологиясе когерент куллана. киңлек белән (меңләгән метр) ешлык доменындагы оптик җепселләрнең арткы сигналларын анализлау технологиясе. Resolutionгары резолюция (миллиметр дәрәҗәсендәге резолюция) һәм югары сизгерлек (-100 дБм га кадәр) өстенлекләре таратылган оптик җепсел үлчәү һәм сизү технологиясендә киң куллану перспективалары булган технологияләрнең берсенә әверелде. ОФДР технологиясенең асылы - оптик ешлыкны көйләү өчен көйләнә торган яктылык чыганагын куллану, шуңа күрә лазер чыганагы эшләве OFDR ачыклау диапазоны, сизгерлек һәм резолюция кебек төп факторларны билгели. Күрсәтү ноктасы ераклыгы килешү озынлыгына якын булганда, сигналның интенсивлыгы τ / τc коэффициенты белән тиз арада көчәячәк. Спектраль формадагы Гаусия яктылык чыганагы өчен, ешлыкның 90% тан артык күренүен тәэмин итү өчен, яктылык чыганагының сызык киңлеге һәм система ирешә алган максималь сизү озынлыгы арасындагы бәйләнеш Lmax ~ 0.04vg. / f, димәк, озынлыгы 80 км булган җепсел өчен яктылык чыганагының сызык киңлеге 100 Гцдан ким. Моннан тыш, бүтән кушымталарны эшләү яктылык чыганагының киңлеге өчен югары таләпләр куя. Мәсәлән, оптик җепселле гидрофон системасында яктылык чыганагының киңлеге система тавышын билгели һәм системаның минималь үлчәнә торган сигналын да билгели. Бриллуин оптик вакыт домен рефлекторында (BOTDR), температураның һәм стрессның үлчәү резолюциясе, нигездә, яктылык чыганагының киңлеге белән билгеләнә. Резонатор җепселле оптик гирода яктылык дулкынының килешү озынлыгын яктылык чыганагының сызык киңлеген киметеп арттырырга мөмкин, шуның белән резонаторның нечкәлеген һәм резонанс тирәнлеген яхшырта, резонаторның сызык киңлеген киметә һәм үлчәүне тәэмин итә. оптик гиро җепселенең төгәллеге.
1.2 Лазер чыганакларын сөртү өчен таләпләр
Бер дулкын озынлыгын сөртү лазеры дулкын озынлыгын көйләү эшенә ия, берничә дулкын озынлыгы лазерларын алыштыра ала, система төзелеше бәясен киметә ала, оптик җепсел сизү системасының алыштыргысыз өлеше. Мәсәлән, газ җепселен сизүдә, төрле газлар төрле газ сеңдерү дәрәҗәләренә ия. Measлчәү газы җитәрлек булганда һәм яктылык сизгерлегенә ирешкәндә яктылыкны үзләштерү эффективлыгын тәэмин итү өчен, яктылык чыганагының дулкын озынлыгын газ молекуласының үзләштерү чокы белән тигезләргә кирәк. Ачыклана торган газ төре, нигездә, яктылык чыганагының дулкын озынлыгы белән билгеләнә. Шуңа күрә, тотрыклы киң полосалы көйләү эше булган тар сызык киңлеге лазерлары мондый сизү системаларында зуррак үлчәү сыгылмасына ия. Мәсәлән, оптик ешлык домен чагылдыруына нигезләнгән кайбер таратылган оптик җепсел сизү системаларында лазерны оптик сигналларның югары төгәл коерентлы табылуына һәм демодуляциясенә ирешү өчен вакыт-вакыт тиз арада сөртеп алырга кирәк, шуңа күрә лазер чыганагының модуляция тизлеге чагыштырмача югары таләпләргә ия. , һәм көйләнә торган лазерның сөртү тизлеге гадәттә кичке 10га җитергә тиеш. Моннан тыш, дулкын озынлыгы көйләнә торган тар сызык киңлеге лазеры шулай ук liDAR, лазер дистанцион сенсор һәм югары резолюцияле спектраль анализ һәм башка сизү өлкәләрендә киң кулланылырга мөмкин. Fiberепсел сизү өлкәсендә бер дулкынлы лазерларның көйләү төгәллеге һәм көйләү тизлегенең югары җитештерүчәнлек параметрлары таләпләрен канәгатьләндерү өчен, соңгы елларда көйләнә торган тар киңлектәге җепсел лазерларын өйрәнүнең гомуми максаты - югарыга ирешү. Ультрак тар лазер сызыгы, ультра түбән фазалы шау-шу, һәм ультра тотрыклы чыгу ешлыгы һәм көче нигезендә зуррак дулкын озынлыгы диапазонында төгәл көйләү.
1.3 Ак лазер яктылык чыганагына сорау
Оптик сизү өлкәсендә системаның эшләвен яхшырту өчен югары сыйфатлы ак яктылык лазеры зур әһәмияткә ия. Ак яктылык лазерының спектры киңрәк булса, оптик җепсел сизү системасында куллану шулкадәр киң. Мәсәлән, сенсор челтәрен төзү өчен җепселле Bragg торлау (FBG) кулланганда, демодуляция өчен спектраль анализ яки фильтрга туры килү ысулы кулланылырга мөмкин. Соңгысы челтәрдәге һәр FBG резонант дулкын озынлыгын турыдан-туры сынау өчен спектрометр кулланды. Соңгысы FBG-ны күзәтү һәм калибрлау өчен белешмә фильтр куллана, икесе дә FBG өчен сынау яктылыгы чыганагы буларак киң полосалы яктылык чыганагын таләп итә. Eachәрбер FBG керү челтәре билгеле бер югалту югалтачак, һәм киңлеге 0,1 нмнан артып китә, бер үк вакытта берничә FBG демодуляциясе югары көчле һәм югары киңлек киңлеге булган киң полосалы яктылык чыганагын таләп итә. Мисал өчен, сизү өчен озын вакытлы җепселле торлау (LPFG) кулланганда, бер югалту чокының киңлеге 10 нм тәртибендә булганлыктан, аның резонансын төгәл характерлау өчен җитәрлек киңлек киңлеге һәм чагыштырмача яссы спектрлы киң спектрлы яктылык чыганагы кирәк. иң югары характеристикалары. Аерым алганда, акусто-оптик эффект кулланып төзелгән акустик җепселле торлау (AIFG) электр көйләү ярдәмендә резонанс дулкын озынлыгын 1000 нм га кадәр көйләү диапазонына ирешә ала. Шуңа күрә, ультра киң көйләү диапазоны белән динамик торлау сынаулары киң спектрлы яктылык чыганагының киңлек диапазонына зур кыенлыклар тудыра. Нәкъ шулай ук, соңгы елларда эретелгән Bragg җепселле торлау җепсел сизү өлкәсендә дә киң кулланылды. Күп-югалту спектры характеристикалары аркасында дулкын озынлыгы тарату диапазоны гадәттә 40 нмга җитә ала. Аның сизү механизмы, гадәттә, күп тапшыруларның чагыштырмача хәрәкәтен чагыштыру, шуңа күрә аның тапшыру спектрын тулысынча үлчәргә кирәк. Киң спектрлы яктылык чыганагының киңлеге һәм көче югарырак булырга тиеш.
2. Өйдә һәм чит илдә тикшеренү статусы
2.1 Тар сызыклы лазер яктылык чыганагы
2.1.1 Тар сызык киңлеге ярымүткәргеч кире лазер таратты
2006 елда, Кличе һ.б. ярымүткәргечнең МГц масштабын киметтеDFB лазер(кире кайтару лазеры) электр элемтәсе ысулы ярдәмендә kHz масштабына; 2011 елда, Кесслер һ.б. түбән температура һәм югары тотрыклылык бер кристалл куышлыгы кулланылган, 40 МГц ультрак тар линейд киңлеге лазер чыгару өчен актив кире контроль белән берләштерелгән; 2013 елда, Peng et al ярымүткәргеч лазер чыганагын 15 кГц линия киңлеге белән тышкы Fabry-Perot (FP) кире кайтару ысулын кулланып алды. Электр белән кире кайтару ысулы, нигездә, буа-Драйвер-Холл ешлыгын тотрыклыландыру редакциясен кулланды, яктылык чыганагының лазер киңлеген киметү өчен. 2010 елда, Бернхарди һ.б. кремний оксиды субстратында 1 см эрбиум-допедлы алумина FBG җитештерде, якынча 1,7 кГц киңлеге булган лазер чыгару өчен. Шул ук елда Лянг һ.б. Ярымүткәргеч лазер сызыгы киңлеген кысу өчен югары Q эхо дивар резонаторы белән формалашкан артка Райли таралышының үз-үзен инъекцияләү редакциясен кулланды, һәм ахыр чиктә 160 Гц тар сызыклы лазер чыгару алды.
1 нче рәсем.
б) 8 МГц киңлеге булган ирекле ярымүткәргеч лазерның ешлык спектры;
в) лазерның ешлык спектры 160 Гц га кадәр кысылган
2.1.2 Тар сызыклы җепселле лазер
Сызыклы куышлы җепселле лазерлар өчен резонатор озынлыгын кыскарту һәм озынлык режимы интервалын арттыру белән, бер озынлык режимының тар сызыклы лазер чыгышы алына. 2004-нче елда Спигельберг һ.б. DBR кыска куыш ысулы ярдәмендә 2 кГц линейвид киңлеге белән бер озынлык режимы тар сызык киңлеге лазер чыгару алды. 2007 елда, Шен һәм башкалар. 2 см авыр эрбиум-допедлы кремний җепселен кулланып, Bi-Ge кушылган фотосессия җепселенә FBG язу өчен, һәм аны актив җепсел белән кушып, компакт сызыклы куышлык формалаштыру, аның лазер чыгу линиясе киңлеге 1 кГцдан кимрәк. 2010 елда, Янг һ.б. 2 см югары допедлы кыска сызыклы куышлык, тар полосалы FBG фильтры белән берләштерелгән, озын озынлыктагы режим лазер чыганагын 2 кГцдан да ким булмаган озынлык режимында лазер чыгару өчен кулланган. 2014-нче елда команда кыска сызыклы куышны (виртуаль катланган боҗра резонаторы) FBG-FP фильтры белән берләштереп, тар сызык киңлеге белән лазер чыгару өчен, 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, 2012-нче елда Кай һәм башкалар. 1,4 см кыска куышлык структурасын кулланды, 114 мВттан зуррак поляризацияләнгән лазер чыганагын, үзәк дулкын озынлыгы 1540,3 нм һәм сызык киңлеге 4,1 кГц. 2013 елда, Менг һ.б. Бер озынлык режимын, 10 фВт көче булган аз фазалы шау-шу лазерын алу өчен, эрбиум-доплы җепселнең кыска боҗралы куышлы Бриллуин таралуы. 2015-нче елда коллектив 45 см эрбиум-доплы җепселдән торган боҗра куышлыгын кулланды, чөнки Бриллуин тарату урыны түбән бусагадан һәм тар линейд киңлегеннән лазер чыгару өчен.
Рәсем 2 (а) SLC җепселле лазерның схематик рәсеме;
б) 97,6 км җепсел тоткарлыгы белән үлчәнгән гетеродин сигналының сызыгы
Пост вакыты: 20-2023 ноябрь