Tekinolosi puna laser moalava matalagona Vaega Muamua
Optical fiber sensing technology o se ituaiga o tekinolosi faʻalogoina faʻatasi ai ma tekinolosi alava ma fesoʻotaʻiga fesoʻotaʻiga, ma ua avea ma se tasi o lala sili ona malosi o tekinolosi photoelectric.Optical fiber sensing system e masani lava ona aofia ai le laser, fiber transmission, elemene lagona poʻo le faʻaogaina o le vaega, malamalama malamalama ma isi vaega.O faʻamaufaʻailoga e faʻamatalaina uiga o le galu malamalama e aofia ai le malosi, galu umi, vaega, tulaga polarization, ma isi.Mo se faʻataʻitaʻiga, pe a aʻafia le vevela, faʻalavelave, mamafa, o loʻo i ai nei, faʻafefe, vibration, rotation, piʻo ma vailaʻau vailaʻau e aʻafia ai le ala faʻapitoa, o nei mea e suia tutusa.O le fa'alogoina o fibre opitika e fa'avae i luga o le so'otaga i le va o nei ta'otoga ma mea i fafo e iloa ai le aofa'i fa'atatau.
E tele ituaiga opuna laserfa'aaogaina i faiga fa'alogoina fibre opitika, lea e mafai ona vaevaeina i ni vaega se lua: fa'atasipuna laserma fa'apogai malamalama fa'aletonu, fa'aletonupuna malamalamae masani lava ona aofia ai moli moli ma moli-emitting diodes, ma faʻapogai malamalama e aofia ai leisa malo, lasers vai, lasers kasa,leisa semiconductormaalava leisa.O mea nei e masani lava mo lepuna malamalama leisafa'aaogaina lautele i le fanua o le alava lagona i tausaga talu ai nei: laina vaapiapi lautele tasi-vaavaisa leisa, tasi-umi galu salu leisa taimi ma leisa paepae.
1.1 Manaoga mo laina vaapiapipuna malamalama leisa
E le mafai ona vavaeeseina le faʻaogaina o le fiber mai le puna laser, e pei o le fuaina o le faʻailoga o le galu o le moli, le faʻaogaina o le malamalama o le laser lava ia, e pei o le mautu o le mana, laina laina leisa, pisa o le vaega ma isi taʻiala i luga o le mamao o le vaʻaia o le fiber sensing system, iloa. sa'o, ma'ale'ale ma uiga pisapisao e faia se matafaioi taua.I tausaga talu ai nei, faʻatasi ai ma le atinaʻeina o faiga faʻalogoina fibre opitika mamao mamao, aʻoga ma alamanuia ua tuʻuina atu manaʻoga sili atu ona mamafa mo le faʻaogaina o laina laina ole miniaturization laser, aemaise ile: faʻaogaina o le faʻaogaina o le faʻaogaina o fesoʻotaʻiga (OFDR). tekonolosi su'esu'e e su'esu'e ai fa'ailo fa'asalalau backrayleigh o alava opitika i le fa'asologa o taimi, ma le lautele lautele (afe o mita).O le lelei o le maualuga maualuga (millimeter-level resolution) ma le maualuga o le lagona (e oʻo atu i le -100 dBm) ua avea ma se tasi o tekinolosi faʻatasi ai ma le tele o faʻamoemoega faʻaoga i le tufatufaina atu o le fiber opitika ma le faʻaogaina o tekonolosi.O le autu o tekinolosi OFDR o le faʻaaogaina lea o le malamalama malamalama e ausia ai le faʻaogaina o taimi, o lea o le faʻatinoga o le laser puna e fuafua ai mea taua e pei ole OFDR detection range, sensitivity and resolution.Pe a latalata le mamao o le manatu i le umi o le felagolagoma'i, o le malosi o le faailo o le pa'o o le a fa'ato'a fa'aitiitia e le coefficient τ/τc.Mo se puna malamalama Gaussian ma se foliga faʻapitoa, ina ia mautinoa o le paʻu o taimi e sili atu nai lo le 90% vaʻaia, o le sootaga i le va o le laina lautele o le punavai malamalama ma le maualuga maualuga o le umi e mafai ona ausia e le faiga o le Lmax ~ 0.04vg /f, o lona uiga mo se fiber e 80 kilomita le umi, o le laina lautele o le puna malamalama e itiiti ifo i le 100 Hz.E le gata i lea, o le atinaʻeina o isi talosaga e tuʻuina atu foi i luma maualuga manaʻoga mo le laina laina o le puna malamalama.Mo se faʻataʻitaʻiga, i le faʻaogaina o le fiber hydrophone system, o le laina laina o le faʻapogai malamalama e fuafua ai le pisa o le faiga ma faʻamautu ai foi le faʻailoga laʻititi fuaina o le faiga.I Brillouin optical time domain reflector (BOTDR), o le fuaina o le fua o le vevela ma le atuatuvale e masani lava ona fuafuaina e le laina laina o le puna malamalama.I se gyro fiber optic resonator, e mafai ona faateleina le umi o le coherence o le galu malamalama e ala i le faaitiitia o le lautele laina o le puna malamalama, lea e faaleleia atili ai le fineness ma resonance loloto o le resonator, faaitiitia le lautele laina o le resonator, ma faamautinoa le fua. sa'o lelei o le fibre optic gyro.
1.2 Manaoga mo salu puna laser
Leisa salu umi galu e tasi e fetuutuunai galugalu fa'alogo fa'atinoga, e mafai ona suitulaga le tele o galuega fa'amaumau lasers umi galu, fa'aititia le tau o faiga faufale, o se vaega taua o le fa'aogaina o le fiber sensing system.Mo se fa'ata'ita'iga, i le su'esu'eina o le alava kasa, o ituaiga kasa eseese e ese'ese le maualuga o le mitiina o le kesi.Ina ia faʻamautinoa le faʻaogaina o le malamalama pe a lava le fua o le kesi ma ausia le maualuga o le faʻaogaina o le fua, e tatau ona faʻaogaina le umi o le galu o le faʻapogai malamalama ma le maualuga o le absorption o le mole kesi.O le ituaiga kesi e mafai ona iloa e fa'atatau tonu lava ile umi ole galu ole fa'apogai malamalama.O le mea lea, o laisa laina vaapiapi fa'atasi ma le fa'aogaina o feso'ota'iga feso'ota'iga lautele e maualuga atu le fetu'una'i fua i ia faiga fa'alogo.Mo se faʻataʻitaʻiga, i nisi faʻasalalauga faʻasalalauga faʻapipiʻi faʻavae e faʻavae i luga o le faʻavasegaina o le faʻaogaina o taimi, e manaʻomia le faʻavaveina o le laser i lea taimi ma lea taimi ina ia ausia ai le maualuga o le suʻesuʻeina ma le faʻaitiitia o faʻailoga opitika, o lea e maualuga ai le manaʻoga o le faʻaogaina o le puna laser. , ma o le savili vave o le laser fetuutuunai e masani ona manaʻomia e oʻo atu i le 10 pm / μs.E le gata i lea, e mafai foi ona faʻaaogaina lautele leisa leisa laina vaapiapi tunable i le liDAR, leisa mamao lagona ma suʻesuʻega spectral maualuga ma isi fanua lagona.Ina ia mafai ona ausia manaʻoga o tulaga maualuga o le faʻaogaina o le bandwidth, faʻalogo saʻo ma le saoasaoa o le faʻaogaina o lasers tasi-umi i totonu o le fanua o le fiber sensing, o le sini atoa o le suʻesuʻeina o lasers fiber vaapiapi vavalalata i tausaga talu ai nei o le ausia lea o le maualuga- fa'alogo sa'o i se laina umi galu tele i luga o le fa'avae o le tulituliloaina o le laina laina leisa ultra-vaiti, pi'o vaega ultra-maualalo, ma le tele-mautu fa'alava ma le malosi.
1.3 Mana'oga mo puna malamalama laser pa'epa'e
I le tulaga o le fa'alogoina opitika, o le laser pa'epa'e maualuga maualuga e taua tele e fa'aleleia ai le fa'atinoga o le faiga.O le lautele o le fusi o alaleo o le laser malamalama paʻepaʻe, o le tele foi lea o lona faʻaogaina i le faʻaogaina o le fiber sensing system.Mo se fa'ata'ita'iga, pe a fa'aogaina le fiber Bragg grating (FBG) e fau ai se feso'ota'iga fa'alogo, e mafai ona fa'aoga le su'esu'ega fa'apitoa po'o le fa'aogaina o le filiga mo le fa'aitiitia.O le mea muamua na faʻaaogaina se spectrometer e faʻataʻitaʻi saʻo ai FBG faʻasolosolo umi galu i totonu o fesoʻotaʻiga.O lo'o fa'aaogaina e le vaega mulimuli se faamama fa'asino e siaki ma fa'avasega le FBG i le lagona, o ia mea uma e mana'omia ai se fa'apogai moli alalaupapa e fai ma su'esu'ega moli puna mo le FBG.Talu ai ona o fesoʻotaʻiga avanoa FBG taʻitasi o le ai ai se gau faʻapipiʻi, ma o loʻo i ai le bandwidth e sili atu nai lo le 0.1 nm, o le faʻasolosolo faʻatasi o le tele o FBG e manaʻomia ai se faʻapogai malamalama lautele ma le malosi maualuga ma le bandwidth maualuga.Mo se faʻataʻitaʻiga, pe a faʻaogaina le faʻalava umi o le fiber grating (LPFG) mo le faʻalogoina, talu ai o le bandwidth o le tasi le maualuga o le gau o loʻo i le faasologa o le 10 nm, e manaʻomia se faʻapogai malamalama lautele e lava le bandwidth ma faʻapipiʻi fusi alaleo e manaʻomia e faʻamaonia saʻo ai lona resonant. uiga maualuga.Aemaise lava, acoustic fiber grating (AIFG) fausia e ala i le faʻaogaina o le acousto-optical aafiaga e mafai ona ausia se laina faʻalogo o le umi o le galu e oʻo atu i le 1000 nm e ala i le faʻaogaina o le eletise.O le mea lea, o su'ega fa'ama'i fa'ama'i fa'atasi ma se fa'alogo tele-lautele fa'asologa o lo'o avea ma lu'itau tele i le laina bandwidth o se puna malamalama lautele.E fa'apena fo'i, i tausaga talu ai nei, o lo'o fa'aoga lautele le fa'alava Bragg fa'alava i le fanua o le fa'alogoina o fibre.Ona o lona tele-peak gau alaleo uiga, o le galu o le tufatufaina o galu e masani ona oo atu i le 40 nm.O lona masini fa'alogona e masani lava ona fa'atusatusaina le fegalegaleaiga i le tele o fa'asalalauga, o lea e tatau ai ona fuaina atoa le fusi o alaleo.O le bandwidth ma le malosi o le alalaupapa lautele puna malamalama e manaʻomia e maualuga atu.
2. Tulaga su'esu'e ile fale ma fafo
2.1 Fa'apogai malamalama leisa laina vaapiapi
2.1.1 Laiti laina lautele semiconductor tufatufaina tali leisa
I le 2006, Cliche et al.faaitiitia le fua MHz o semiconductorDFB leisa(tufatufaina leisa manatu fa'aalia) i le kHz fua fa'aaogā auala fa'ale-eletise;I le 2011, Kessler et al.fa'aaogaina le vevela maualalo ma le mautu maualuga le lua tioata fa'atasi fa'atasi ma le fa'atonutonuina o manatu fa'atino e maua mai ai le laisa laina va'ai tele-vaiti o le 40 MHz;I le 2013, na maua ai e Peng et al se faʻaogaina o le laser semiconductor ma le laina laina o le 15 kHz e ala i le faʻaogaina o le auala o fafo Fabry-Perot (FP) fetuutuunaiga tali mai.O le auala eletise e faʻaaogaina ai le Pond-Drever-Hall faʻamautu faʻamautu faʻasalalauga e faʻaitiitia ai le laina laina leisa o le puna malamalama.I le 2010, Bernhardi et al.gaosia le 1 cm o le erbium-doped alumina FBG i luga o se mea'ai oxide silicon e maua ai se gaosiga leisa ma se laina lautele e uiga i le 1.7 kHz.I le tausaga lava lea, Liang et al.fa'aaogaina le manatu fa'afofoga a le tagata lava ia o le fa'ata'apeina o Rayleigh i tua na faia e se maualuga Q echo puipui resonator mo semiconductor leisa laina-lautele compression, e pei ona fa'aalia i le Ata 1, ma iu ai ina maua se vaapiapi laina-lautele leisa gaosiga o le 160 Hz.
Ata. 1 (a) Ata o le semiconductor leisa laina fa'apipi'i lautele fa'atatau ile tui a le tagata lava ia Rayleigh fa'ata'ape'apeina ole fa'amusumusu fa'agasolo auala resonator;
(b) Alaleo o alaleo o le laser semiconductor galue saoloto ma le lautele laina ole 8 MHz;
(c) Alaleo o alaleo o le leisa ma le laina lautele oomi i le 160 Hz
2.1.2 leisa alava laina vaapiapi
Mo laina laina alava alava, o le laina vaapiapi leisa laina laina o le tasi longitudinal auala e maua e ala i le faapuupuuina o le umi o le resonator ma faateleina le va o taimi umi.I le 2004, Spiegelberg et al.maua se tasi faiga longitudinal vaapiapi linewidth leisa galuega faatino ma se laina lautele o le 2 kHz e ala i le faaaogaina DBR auala puʻupuʻu pu.I le 2007, Shen et al.fa'aaogaina se alava silicon 2 cm mamafa erbium-doped e tusi ai le FBG i luga o le Bi-Ge co-doped alava photosensitive, ma fa'apipi'i i se alava malosi e fausia ai se ana laina fa'atusatusa, ma fa'aitiitia ai le lautele o le laina fa'alava leisa nai lo le 1 kHz.I le 2010, Yang et al.fa'aaogaina se pu'upu'u laina pu'upu'u 2cm maualuga fa'apipi'i fa'atasi ma se fa'amama vaapiapi FBG e maua ai se fa'alava leisa fa'alava e tasi ma se laina lautele e itiiti ifo i le 2 kHz.I le 2014, na faʻaaogaina e le 'au se puʻupuʻu laina puʻupuʻu (virtual folded ring resonator) faʻatasi ma se faʻamama FBG-FP e maua ai se gaioiga laser ma se laina vaapiapi lautele, e pei ona faʻaalia i le Ata 3. I le 2012, Cai et al.fa'aaogaina se fausaga pupuu pupuu 1.4cm e maua ai se fa'aola leisa polarizing fa'atasi ai ma le mana e sili atu nai lo le 114 mW, o le umi o le galu tutotonu o le 1540.3 nm, ma le lautele o le laina o le 4.1 kHz.I le 2013, Meng et al.fa'aogaina le Brillouin fa'asalalauina alava erbium-doped fa'atasi ai ma se pu'upu'u mama mama o se masini fa'asao fa'aitumalo atoa e maua ai se faiga fa'aumi e tasi, fa'ato'a maualalo leisa leisa fa'atasi ma le mana o le gaosiga o le 10 mW.I le 2015, na faʻaaogaina ai e le 'au se mama mama e aofia ai le 45 cm erbium-doped fiber e pei o le Brillouin scattering gain medium e maua ai se tulaga maualalo ma le vaapiapi laina laina laina laina.
Ata 2 (a) Ata fa'ata'ita'i ole SLC fiber laser;
(b) Lineshape o le faʻailoga heterodyne fuaina i le 97.6 km fiber tuai
Taimi meli: Nov-20-2023