לאַזער מקור טעכנאָלאָגיע פֿאַר אָפּטיש פיברע סענסינג טייל איין

לאַזער מקור טעכנאָלאָגיע פֿאַראָפּטיש פיברעזינען טייל איין

אָפּטיש פיברע סענסינג טעכנאָלאָגיע איז אַ מין פון סענסינג טעכנאָלאָגיע דעוועלאָפּעד צוזאמען מיט אָפּטיש פיברע טעכנאָלאָגיע און אָפּטיש פיברע קאָמוניקאַציע טעכנאָלאָגיע, און עס איז געווארן איינער פון די מערסט אַקטיוו צווייגן פון פאָטאָעלעקטריק טעכנאָלאָגיע. אָפּטיש פיברע סענסינג סיסטעם איז דער הויפּט קאַמפּאָוזד פון לאַזער, טראַנסמיסיע פיברע, סענסינג עלעמענט אָדער מאַדזשאַליישאַן געגנט, ליכט דיטעקשאַן און אנדערע טיילן. די פּאַראַמעטערס וואָס דיסקרייבינג די קעראַקטעריסטיקס פון ליכט כוואַליע אַרייַננעמען ינטענסיטי, ווייוולענגט, פאַסע, פּאָולעראַזיישאַן שטאַט, אאז"ו ו. די פּאַראַמעטערס קענען זיין געביטן דורך פונדרויסנדיק ינפלואַנסיז אין אָפּטיש פיברע טראַנסמיסיע. פֿאַר בייַשפּיל, ווען טעמפּעראַטור, שפּאַנונג, דרוק, קראַנט, דיספּלייסמאַנט, ווייבריישאַן, ראָוטיישאַן, בענדינג און כעמישער קוואַנטיטי ווירקן די אָפּטיש דרך, די פּאַראַמעטערס טוישן קאָראַספּאַנדינג. אָפּטיש פיברע סענסינג איז באזירט אויף די שייכות צווישן די פּאַראַמעטערס און פונדרויסנדיק סיבות צו דעטעקט די קאָראַספּאַנדינג גשמיות קוואַנטאַטיז.

עס זענען פילע טייפּס פוןלאַזער מקורגעניצט אין אָפּטיש פיברע סענסינג סיסטעמען, וואָס קענען זיין צעטיילט אין צוויי קאַטעגאָריעס: קאָוכיראַנטלאַזער קוואלןוּמִקְרוֹעוֹת לִפְנֵי אֵלֶת, מְאֹכְחָרִיםליכט קוואלןדער הויפּט ינקאַנדעסאַנט ליכט און ליכט-ימיטינג דייאָודז, און קאָוכיראַנט ליכט קוואלן אַרייַננעמען האַרט לייזערז, פליסיק לייזערז, גאַז לייזערז,סעמיקאַנדאַקטער לאַזעראוןפיברע לאַזער. די פאלגענדע איז דער הויפּט פֿאַר דילאַזער ליכט מקורוויידלי געניצט אין די פעלד פון פיברע סענסינג אין די לעצטע יאָרן: שמאָל שורה ברייט איין-אָפטקייַט לאַזער, איין-ווייוולענגט ויסקערן אָפטקייַט לאַזער און ווייַס לאַזער.

1.1 רעקווירעמענץ פֿאַר שמאָל לינעווידטלאַזער ליכט קוואלן

אָפּטיש פיברע סענסינג סיסטעם קענען ניט זיין אפגעשיידט פון די לאַזער מקור, ווי די געמאסטן סיגנאַל טרעגער ליכט כוואַליע, די פאָרשטעלונג פון די לאַזער ליכט מקור זיך, אַזאַ ווי מאַכט פעסטקייַט, לאַזער לינעווידט, פאַסע ראַש און אנדערע פּאַראַמעטערס אויף די אָפּטיש פיברע סענסינג סיסטעם דיטעקשאַן ווייַטקייט, דיטעקשאַן אַקיעראַסי, סענסיטיוויטי און ראַש קעראַקטעריסטיקס שפּילן אַ באַשטימענדיק ראָלע. אין די לעצטע יאָרן, מיט דער אַנטוויקלונג פון לאַנג-דיסטאַנסע הינטער-הויך האַכלאָטע אָפּטיש פיברע סענסינג סיסטעמען, אַקאַדעמיע און אינדוסטריע האָבן שטעלן סטרינדזשאַנט רעקווירעמענץ פֿאַר די לינעווידט פאָרשטעלונג פון לאַזער מיניאַטוריזאַטיאָן, דער הויפּט אין: אָפּטיש אָפטקייַט פעלד אָפּשפּיגלונג (OFDR) טעכנאָלאָגיע ניצט קאָוכיראַנט דיטעקשאַן טעכנאָלאָגיע צו פונאַנדערקלייַבן די באַקריילע צעוואָרפן סיגנאַלז פון אָפּטיש פייבערז אין די אָפטקייַט פעלד, מיט אַ ברייט קאַווערידזש (טויזנטער פון מעטער). די אַדוואַנטאַגעס פון הויך האַכלאָטע (מילימעטער-מדרגה האַכלאָטע) און הויך סענסיטיוויטי (אַרויף צו -100 דבם) האָבן ווערן איינער פון די טעקנאַלאַדזשיז מיט ברייט אַפּלאַקיישאַן פּראַספּעקס אין פונאנדערגעטיילט אָפּטיש פיברע מעזשערמאַנט און סענסינג טעכנאָלאָגיע. די האַרץ פון OFDR טעכנאָלאָגיע איז צו נוצן טונאַבאַל ליכט מקור צו דערגרייכן אָפּטיש אָפטקייַט טונינג, אַזוי די פאָרשטעלונג פון די לאַזער מקור דיטערמאַנז די שליסל סיבות אַזאַ ווי OFDR דיטעקשאַן קייט, סענסיטיוויטי און האַכלאָטע. ווען די ווייַטקייט פון די אָפּשפּיגלונג פונט איז נאָענט צו די קאָוכיראַנס לענג, די ינטענסיטי פון די שלאָגן סיגנאַל וועט זיין עקספּאָונענשאַלי אַטטענואַטעד דורך די קאָואַפישאַנט τ/τc. פֿאַר אַ גאַוסיאַן ליכט מקור מיט אַ ספּעקטראַל פאָרעם, אין סדר צו ענשור אַז די שלאָגן אָפטקייַט האט מער ווי 90% וויזאַביליטי, די שייכות צווישן די שורה ברייט פון די ליכט מקור און די מאַקסימום סענסינג לענג וואָס די סיסטעם קענען דערגרייכן איז Lmax ~ 0.04vg. /f, וואָס מיטל אַז פֿאַר אַ פיברע מיט אַ לענג פון 80 קילאמעטער, די שורה ברייט פון די ליכט מקור איז ווייניקער ווי 100 הז. אין אַדישאַן, די אַנטוויקלונג פון אנדערע אַפּלאַקיישאַנז אויך שטעלן העכער רעקווירעמענץ פֿאַר די לינעווידט פון די ליכט מקור. פֿאַר בייַשפּיל, אין די אָפּטיש פיברע כיידראָופאָון סיסטעם, די לינעווידט פון די ליכט מקור דיטערמאַנז די סיסטעם ראַש און אויך דיטערמאַנז די מינימום מעזשעראַבאַל סיגנאַל פון די סיסטעם. אין Brillouin אָפּטיש צייט פעלד רעפלעקטאָר (BOTDR), די מעזשערמאַנט האַכלאָטע פון ​​טעמפּעראַטור און דרוק איז דער הויפּט באשלאסן דורך די לינעווידט פון די ליכט מקור. אין אַ רעזאַנאַטאָר פיברע אַפּטיק גיראָ, די קאָוכיראַנס לענג פון די ליכט כוואַליע קענען זיין געוואקסן דורך רידוסינג די שורה ברייט פון די ליכט מקור, דערמיט ימפּרוווינג די פינענעסס און אפקלאנג טיפקייַט פון די רעזאַנאַטאָר, רידוסינג די שורה ברייט פון די רעזאַנאַטאָר און ינשורינג די מעזשערמאַנט. די אַקיעראַסי פון די פיברע אַפּטיק גיראָ.

1.2 רעקווירעמענץ פֿאַר ויסקערן לאַזער קוואלן

איין ווייוולענגט ויסקערן לאַזער האט פלעקסאַבאַל ווייוולענגט טונינג פאָרשטעלונג, קענען פאַרבייַטן קייפל רעזולטאַט פאַרפעסטיקט ווייוולענגט לייזערז, רעדוצירן די קאָס פון סיסטעם קאַנסטראַקשאַן, איז אַ ינדיספּענסאַבאַל טייל פון אָפּטיש פיברע סענסינג סיסטעם. פֿאַר בייַשפּיל, אין שפּור גאַז פיברע סענסינג, פאַרשידענע מינים פון גאַסאַז האָבן פאַרשידענע גאַז אַבזאָרפּשאַן פּיקס. אין סדר צו ענשור די עפעקטיווקייַט פון ליכט אַבזאָרפּשאַן ווען די מעזשערמאַנט גאַז איז גענוג און דערגרייכן העכער מעזשערמאַנט סענסיטיוויטי, עס איז נייטיק צו ייַנרייען די ווייוולענגט פון די טראַנסמיסיע ליכט מקור מיט די אַבזאָרפּשאַן שפּיץ פון די גאַז מאַלאַקיול. דער טיפּ פון גאַז וואָס קענען זיין דיטעקטאַד איז יסענשאַלי באשלאסן דורך די ווייוולענגט פון די סענסינג ליכט מקור. דעריבער, שמאָל לינעווידט לייזערז מיט סטאַביל בראָדבאַנד טונינג פאָרשטעלונג האָבן העכער מעזשערמאַנט בייגיקייט אין אַזאַ סענסינג סיסטעמען. פֿאַר בייַשפּיל, אין עטלעכע פונאנדערגעטיילט אָפּטיש פיברע סענסינג סיסטעמען באזירט אויף אָפּטיש אָפטקייַט פעלד אָפּשפּיגלונג, די לאַזער דאַרף זיין ראַפּאַדלי פּיריאַדיקלי סוועפּט צו דערגרייכן הויך-פּינטלעכקייַט קאָוכיראַנט דיטעקשאַן און דעמאָדולאַטיאָן פון אָפּטיש סיגנאַלז, אַזוי די מאַדזשאַליישאַן קורס פון די לאַזער מקור האט לעפיערעך הויך רעקווירעמענץ. , און די ויסקערן גיכקייַט פון די אַדזשאַסטאַבאַל לאַזער איז יוזשאַוואַלי פארלאנגט צו דערגרייכן 10 PM / μs. אין אַדישאַן, די ווייוולענגט טונאַבלע שמאָל לינעווידטה לאַזער קענען אויך זיין וויידלי געניצט אין ליDAR, לאַזער ווייַט סענסינג און הויך-האַכלאָטע ספּעקטראַל אַנאַליסיס און אנדערע סענסינג פעלדער. אין סדר צו טרעפן די רעקווירעמענץ פון הויך פאָרשטעלונג פּאַראַמעטערס פון טונינג באַנדווידט, טונינג אַקיעראַסי און טונינג גיכקייַט פון איין-ווייוולענגט לייזערז אין די פעלד פון פיברע סענסינג, די קוילעלדיק ציל פון לערנען טונאַבאַל שמאָל-ברייט פיברע לייזערז אין די לעצטע יאָרן איז צו דערגרייכן הויך פּינטלעכקייַט טונינג אין אַ גרעסערע ווייוולענגט קייט אויף דער באזע פון ​​פּערסוינג הינטער-ענג לאַזער לינעווידט, הינטער-נידעריק פאַסע ראַש, און הינטער-סטאַביל רעזולטאַט אָפטקייַט און מאַכט.

1.3 פאָדערונג פֿאַר ווייַס לאַזער ליכט מקור

אין די פעלד פון אָפּטיש סענסינג, הויך-קוואַליטעט ווייַס ליכט לאַזער איז פון גרויס באַטייַט צו פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון די סיסטעם. די ברייטער די ספּעקטרום קאַווערידזש פון ווייַס ליכט לאַזער, די מער ברייט זייַן אַפּלאַקיישאַן אין אָפּטיש פיברע סענסינג סיסטעם. למשל, ווען ניצן פיברע בראַגג גראַטינג (FBG) צו בויען אַ סענסער נעץ, ספּעקטראַל אַנאַליסיס אָדער טונאַבלע פילטער וואָס ריכטן זיך אופֿן קען זיין געוויינט פֿאַר דעמאָדולאַטיאָן. די ערשטע געוויינט אַ ספּעקטראָמעטער צו גלייך פּרובירן יעדער FBG רעזאַנאַנט ווייוולענגט אין די נעץ. די יענער ניצט אַ רעפֿערענץ פילטער צו שפּור און קאַלאַברייט די FBG אין די סענסינג, ביידע וואָס דאַרפן אַ בראָדבאַנד ליכט מקור ווי אַ פּראָבע ליכט מקור פֿאַר די FBG. ווייַל יעדער FBG אַקסעס נעץ וועט האָבן אַ זיכער ינסערשאַן אָנווער און האט אַ באַנדווידט פון מער ווי 0.1 נם, די סיימאַלטייניאַס דעמאָדולאַטיאָן פון קייפל FBG ריקווייערז אַ בראָדבאַנד ליכט מקור מיט הויך מאַכט און הויך באַנדווידט. פֿאַר בייַשפּיל, ווען ניצן לאַנג-טערמין פיברע גראַטינג (LPFG) פֿאַר סענסינג, זינט די באַנדווידט פון אַ איין אָנווער שפּיץ איז אין די סדר פון 10 נם, אַ ברייט ספּעקטרום ליכט מקור מיט גענוג באַנדווידט און לעפיערעך פלאַך ספּעקטרום איז פארלאנגט צו אַקיעראַטלי קעראַקטערייז זייַן רעזאַנאַנט. שפּיץ קעראַקטעריסטיקס. אין באַזונדער, אַקוסטיש פיברע גראַטינג (AIFG) קאַנסטראַקטאַד דורך ניצן אַקוסטאָ-אָפּטיש ווירקונג קענען דערגרייכן אַ טונינג קייט פון רעזאַנאַנט ווייוולענגט אַרויף צו 1000 נם דורך עלעקטריקאַל טונינג. דעריבער, דינאַמיש גרייטינג טעסטינג מיט אַזאַ אַ הינטער-ברייט טונינג קייט איז אַ גרויס אַרויסרופן פֿאַר די באַנדווידט קייט פון אַ ברייט-ספּעקטרום ליכט מקור. סימילאַרלי, אין די לעצטע יאָרן, טילטיד בראַגג פיברע גראַטינג איז אויך וויידלי געניצט אין די פעלד פון פיברע סענסינג. רעכט צו זייַן מאַלטי-שפּיץ אָנווער ספּעקטרום קעראַקטעריסטיקס, די ווייוולענגט פאַרשפּרייטונג קייט קענען יוזשאַוואַלי דערגרייכן 40 נם. זיין סענסינג מעקאַניזאַם איז יוזשאַוואַלי צו פאַרגלייַכן די קאָרעוו באַוועגונג צווישן קייפל טראַנסמיסיע פּיקס, אַזוי עס איז נייטיק צו מעסטן די טראַנסמיסיע ספּעקטרום גאָר. די באַנדווידט און מאַכט פון די ברייט ספּעקטרום ליכט מקור איז פארלאנגט צו זיין העכער.

2. פאָרשונג סטאַטוס אין שטוב און אין אויסלאנד

2.1 שמאָל לינעווידטה לאַזער ליכט מקור

2.1.1 שמאָל לינעווידטה סעמיקאַנדאַקטער פונאנדערגעטיילט באַמערקונגען לאַזער

אין 2006, Cliche et al. רידוסט די MHz וואָג פון סעמיקאַנדאַקטערדפב לאַזער(פאַרשפּרייטן באַמערקונגען לאַזער) צו כז וואָג ניצן עלעקטריקאַל באַמערקונגען אופֿן; אין 2011, Kessler et al. געניצט נידעריק טעמפּעראַטור און הויך פעסטקייַט איין קריסטאַל קאַוואַטי קאַמביינד מיט אַקטיוו באַמערקונגען קאָנטראָל צו קריגן הינטער-ענג לינעווידט לאַזער רעזולטאַט פון 40 מהז; אין 2013, Peng et al באקומען אַ סעמיקאַנדאַקטער לאַזער רעזולטאַט מיט אַ לינעווידט פון 15 כז דורך ניצן דעם אופֿן פון פונדרויסנדיק Fabry-Perot (FP) באַמערקונגען אַדזשאַסטמאַנט. די ילעקטריקאַל באַמערקונגען אופֿן דער הויפּט געניצט די פּאָנד-דרעווער-האַלל אָפטקייַט סטייבאַלאַזיישאַן באַמערקונגען צו רעדוצירן די לאַזער לינעווידט פון די ליכט מקור. אין 2010, Bernhardi et al. געשאפן 1 סענטימעטער פון ערביום-דאָפּט אַלומינאַ פבג אויף אַ סיליציום אַקסייד סאַבסטרייט צו באַקומען אַ לאַזער רעזולטאַט מיט אַ שורה ברייט פון וועגן 1.7 כז. אין דער זעלביקער יאָר, Liang et al. געוויינט די זיך-ינדזשעקשאַן באַמערקונגען פון צוריק Rayleigh צעוואָרפן געשאפן דורך אַ הויך-ק עקאָו וואַנט רעסאָנאַטאָר פֿאַר סעמיקאַנדאַקטער לאַזער שורה-ברייט קאַמפּרעשאַן, ווי געוויזן אין פיגורע 1, און לעסאָף באקומען אַ שמאָל שורה-ברייט לאַזער רעזולטאַט פון 160 הז.

פיגורע 1 (אַ) דיאַגראַמע פון ​​סעמיקאַנדאַקטער לאַזער לינעווידט קאַמפּרעשאַן באזירט אויף די זיך-ינדזשעקשאַן Rayleigh צעוואָרפן פון פונדרויסנדיק שושקען גאַלעריע מאָדע רעזאַנאַטאָר;
(ב) פרעקווענסי ספּעקטרום פון די פריי פליסנדיק סעמיקאַנדאַקטער לאַזער מיט לינעווידט פון 8 מהז;
(C) אָפטקייַט ספּעקטרום פון די לאַזער מיט לינעווידטה קאַמפּרעסט צו 160 הז
2.1.2 שמאָל לינעווידטה פיברע לאַזער

פֿאַר לינעאַר קאַוואַטי פיברע לייזערז, די שמאָל לינעווידטה לאַזער רעזולטאַט פון איין לאַנדזשאַטודאַנאַל מאָדע איז באקומען דורך פאַרקירצן די לענג פון די רעסאָנאַטאָר און ינקריסינג די מעהאַלעך פון די לאַנדזשאַטודאַנאַל מאָדע. אין 2004, Spiegelberg et al. באקומען אַ איין לאַנדזשאַטודאַנאַל מאָדע שמאָל לינעווידטה לאַזער רעזולטאַט מיט אַ לינעווידט פון 2 כז דורך ניצן DBR קורץ קאַוואַטי אופֿן. אין 2007, Shen et al. געוויינט אַ 2 סענטימעטער שווער ערביום-דאַפּטיד סיליציום פיברע צו שרייַבן FBG אויף אַ Bi-Ge קאָ-דאָפּט פאָטאָסענסיטיווע פיברע, און פיוזד עס מיט אַן אַקטיוו פיברע צו פאָרעם אַ סאָליד לינעאַר קאַוואַטי, מאכן זיין לאַזער רעזולטאַט שורה ברייט ווייניקער ווי 1 כז. אין 2010, יאַנג עט על. געוויינט אַ 2 קם העכסט דאָפּט קורץ לינעאַר קאַוואַטי קאַמביינד מיט אַ שמאָלבאַנד FBG פילטער צו באַקומען אַ איין לאַנדזשאַטודאַנאַל מאָדע לאַזער רעזולטאַט מיט אַ שורה ברייט פון ווייניקער ווי 2 כז. אין 2014, די מאַנשאַפֿט געניצט אַ קורץ לינעאַר קאַוואַטי (ווירטואַל פאָולדיד רינג רעזאַנאַטאָר) קאַמביינד מיט אַ FBG-FP פילטער צו באַקומען אַ לאַזער רעזולטאַט מיט אַ שמאָלער שורה ברייט, ווי געוויזן אין פיגורע 3. אין 2012, Cai et al. געוויינט אַ 1.4 קם קורץ קאַוואַטי סטרוקטור צו באַקומען אַ פּאָולערייזינג לאַזער רעזולטאַט מיט אַ רעזולטאַט מאַכט גרעסער ווי 114 מוו, אַ הויפט ווייוולענגט פון 1540.3 נם און אַ שורה ברייט פון 4.1 כז. אין 2013, Meng et al. געוויינט בריללאָין צעוואָרפן פון ערביאַם-דאַפּטיד פיברע מיט אַ קורץ רינג קאַוואַטי פון אַ פול-פאָרורטייל פּראַזערווינג מיטל צו קריגן אַ איין-לאָנגיטודינאַל מאָדע, נידעריק-פאַסע ראַש לאַזער רעזולטאַט מיט אַ רעזולטאַט מאַכט פון 10 מוו. אין 2015, די מאַנשאַפֿט געניצט אַ רינג קאַוואַטי קאַמפּאָוזד פון 45 סענטימעטער ערביום-דאַפּט פיברע ווי די בריללאָוין צעוואָרפן געווינען מיטל צו באַקומען אַ נידעריק שוועל און שמאָל לינעווידט לאַזער רעזולטאַט.

פייג 2 (אַ) סכעמאַטיש צייכענונג פון די סלק פיברע לאַזער;
(ב) לינע פאָרעם פון די העטעראָדינע סיגנאַל געמאסטן מיט 97.6 קילאמעטער פיברע פאַרהאַלטן