Theknoloji ea mohloli oa laser bakeng safaeba ea opticalho utloa Karolo ea Pele
Theknoloji ea ho lemoha faeba ea mahlo ke mofuta oa theknoloji ea ho lemoha e ntlafalitsoeng hammoho le theknoloji ea faeba ea mahlo le theknoloji ea puisano ea faeba ea mahlo, 'me e fetohile e 'ngoe ea makala a sebetsang ka ho fetisisa a theknoloji ea photoelectric. Sistimi ea ho lemoha faeba ea mahlo e entsoe haholo-holo ka laser, faeba ea phetisetso, karolo ea ho lemoha kapa sebaka sa modulation, ho lemoha leseli le likarolo tse ling. Liparamente tse hlalosang litšobotsi tsa leqhubu la leseli li kenyelletsa matla, bolelele ba leqhubu, mohato, boemo ba polarization, jj. Liparamente tsena li ka fetoloa ke litšusumetso tsa kantle phetisetsong ea faeba ea mahlo. Mohlala, ha mocheso, khatello, khatello, hona joale, ho falla, ho thothomela, ho potoloha, ho kobeha le bongata ba lik'hemik'hale li ama tsela ea mahlo, liparamente tsena li fetoha ka ho latellana. Ho lemoha faeba ea mahlo ho ipapisitse le kamano pakeng tsa liparamente tsena le lintlha tsa kantle ho lemoha bongata bo tsamaellanang ba 'mele.
Ho na le mefuta e mengata eamohloli oa lasere sebelisoang litsamaisong tsa ho lemoha fiber ea optical, tse ka aroloang ka lihlopha tse peli: tse lumellanangmehloli ea laserle mehloli ea leseli e sa utloahaleng, e sa utloahalengmehloli ea leselihaholo-holo e kenyelletsa leseli la incandescent le diode tse ntšang khanya, 'me mehloli ea leseli e kopaneng e kenyelletsa li-laser tse tiileng, li-laser tse metsi, li-laser tsa khase,laser ea semiconductorlelaser ea faebaSe latelang haholo-holo ke samohloli oa leseli la lasere sebediswang haholo lefapheng la ho lemoha faeba dilemong tsa morao tjena: laser e moqotetsane e bophara ba mola o le mong, laser e sweep frequency e le nngwe le laser e tshweu.
1.1 Litlhoko tsa bophara ba mola o moqotetsanemehloli ea leseli la laser
Sistimi ea ho lemoha faeba ea mahlo e ke ke ea aroloa ho tsoa mohloling oa laser, kaha leqhubu la leseli la mokhanni oa lets'oao le lekantsoeng, mohloli oa leseli la laser ka boeona ts'ebetso, joalo ka botsitso ba matla, bophara ba mola oa laser, lerata la mohato le liparamente tse ling ho sistimi ea ho lemoha faeba ea mahlo e nang le sebaka sa ho lemoha, ho nepahala ha ho lemoha, kutloelo-bohloko le litšobotsi tsa lerata li bapala karolo ea bohlokoa. Lilemong tsa morao tjena, ka nts'etsopele ea litsamaiso tsa ho lemoha faeba ea mahlo e nang le qeto e phahameng haholo ea sebaka se selelele, litsebi le indasteri li hlahisitse litlhoko tse thata haholo bakeng sa ts'ebetso ea mola oa bophara ea ho fokotsa laser, haholo-holo ho: theknoloji ea frequency domain reflection (OFDR) e sebelisa theknoloji e kopaneng ea ho lemoha ho sekaseka matšoao a hasaneng a backrayleigh a likhoele tsa mahlo sebakeng sa maqhubu, ka tšireletso e pharaletseng (limithara tse likete). Melemo ea qeto e phahameng (qeto ea boemo ba millimeter) le kutloelo-bohloko e phahameng (ho fihlela ho -100 dBm) e fetohile e 'ngoe ea mahlale a nang le litebello tse pharaletseng tsa ts'ebeliso ho tekanyo ea faeba ea mahlo e ajoang le theknoloji ea kutlo. Motheo oa theknoloji ea OFDR ke ho sebelisa mohloli oa leseli o ka fetoloang ho fihlela ho lokisoa ha maqhubu a mahlo, kahoo ts'ebetso ea mohloli oa laser e khetholla lintlha tsa bohlokoa tse kang sebaka sa ho lemoha sa OFDR, kutloelo-bohloko le qeto. Ha sebaka sa ntlha ya pontsho se le haufi le bolelele ba ho dumellana, matla a letshwao la ho otla a tla fokotswa ka potlako ke coefficient τ/τc. Bakeng sa mohlodi wa lesedi wa Gaussian o nang le sebopeho sa spectral, e le ho netefatsa hore maqhubu a ho otla a na le ponahalo e fetang 90%, kamano pakeng tsa bophara ba mola wa mohlodi wa lesedi le bolelele bo hodimo ba kutlo boo sistimi e ka bo fihlelang ke Lmax~0.04vg/f, ho bolelang hore bakeng sa faeba e bolelele ba 80 km, bophara ba mola wa mohlodi wa lesedi bo ka tlase ho 100 Hz. Ho phaella moo, ntshetsopele ya ditshebediso tse ding le yona e beha pele ditlhoko tse hodimo bakeng sa mola wa mola wa mohlodi wa lesedi. Mohlala, tsamaisong ya hydrophone ya faeba ya optical, mola wa mola wa mohlodi wa lesedi o etsa qeto ya lerata la sistimi mme hape o etsa qeto ya letshwao le ka lekanngwang bonyane la sistimi. Ho Brillouin optical time domain reflector (BOTDR), qeto ya tekanyo ya mocheso le kgatello e etswa haholo-holo ke mola wa mola wa mohlodi wa lesedi. Ho resonator fiber optic gyro, bolelele ba ho momahana ha leqhubu la lesedi bo ka eketsoa ka ho fokotsa bophara ba mola wa mohlodi wa lesedi, ka hona ho ntlafatsa botebo ba ho ba botenya le ho teba ha resonator, ho fokotsa bophara ba mola wa resonator, le ho netefatsa ho nepahala ha tekanyo ya fiber optic gyro.
1.2 Litlhoko tsa mehloli ea laser e sweep
Laser e le 'ngoe e sweep ea bolelele ba wavelength e na le ts'ebetso e feto-fetohang ea ho lokisa bolelele ba wavelength, e ka nkela li-laser tse ngata tse tsitsitseng tsa maqhubu a maqhubu, e fokotsa litšenyehelo tsa kaho ea sistimi, ke karolo ea bohlokoa ea sistimi ea ho lemoha fiber ea optical. Mohlala, ho lemoha fiber ea khase ea trace, mefuta e fapaneng ea likhase e na le litlhōrō tse fapaneng tsa ho monya khase. E le ho netefatsa katleho ea ho monya khanya ha khase ea tekanyo e lekane le ho fihlela kutloisiso e phahameng ea tekanyo, ho hlokahala ho hokahanya bolelele ba wavelength ba mohloli oa leseli la phetisetso le tlhoro ea ho monya ea molek'hule ea khase. Mofuta oa khase o ka fumanoang o khethoa haholo ke bolelele ba wavelength ba mohloli oa leseli la ho lemoha. Ka hona, li-laser tse tšesaane tse nang le ts'ebetso e tsitsitseng ea ho lokisa broadband li na le ho tenyetseha ho hoholo ha tekanyo litsamaisong tse joalo tsa ho lemoha. Mohlala, litsamaisong tse ling tse ajoang tsa ho lemoha fiber ea optical tse thehiloeng ho ponts'o ea sebaka sa maqhubu a optical, laser e hloka ho hoheloa ka potlako nako le nako ho fihlela ho fumanoa le ho tlosoa ha matšoao a optical ka nepo e phahameng, kahoo sekhahla sa modulation sa mohloli oa laser se na le litlhoko tse phahameng haholo, 'me lebelo la ho hoheloa la laser le fetoloang hangata lea hlokahala ho fihla ho 10 pm/μs. Ho phaella moo, laser e nang le bolelele ba moqomo o moqomo o ka fetoloang le bolelele ba wavelength e ka boela ea sebelisoa haholo ho liDAR, ho lemoha hole ha laser le tlhahlobo ea spectral ea qeto e phahameng le masimo a mang a ho lemoha. E le ho fihlela litlhoko tsa liparamente tsa ts'ebetso e phahameng ea bandwidth ea ho lokisa, ho nepahala ha ho lokisa le lebelo la ho lokisa la li-laser tsa bolelele ba leqhubu le le leng tšimong ea ho lemoha fiber, sepheo se akaretsang sa ho ithuta li-laser tsa fiber tse ka fetoloang tse bophara bo moqomo lilemong tsa morao tjena ke ho fihlella ho lokisa ho nepahetseng haholo ka bongata bo boholo ba wavelength ho latela ho phehella mola o moqomo o moqotetsane oa laser, lerata la mohato o tlase haholo, le maqhubu a tlhahiso le matla a tsitsitseng haholo.
1.3 Tlhokeho ea mohloli oa leseli le lesoeu la laser
Lefapheng la ho lemoha mahlo, laser ea boleng bo holimo ea leseli le lesoeu e bohlokoa haholo ho ntlafatsa ts'ebetso ea sistimi. Ha ho koaheloa ha spectrum ea laser ea leseli le lesoeu ka bophara, ts'ebeliso ea eona e batsi haholoanyane tsamaisong ea ho lemoha fiber ea optical. Mohlala, ha ho sebelisoa fiber Bragg grating (FBG) ho haha marang-rang a sensor, tlhahlobo ea spectral kapa mokhoa oa ho bapisa filter o ka fetoloang o ka sebelisoa bakeng sa ho tlosa mahlaseli. Ea pele e sebelisitse spectrometer ho leka ka kotloloho bolelele bo bong le bo bong ba FBG resonant marang-rang. Ea morao e sebelisa sefe sa litšupiso ho latela le ho lekanya FBG ho lemoha, tseo ka bobeli li hlokang mohloli oa leseli la broadband e le mohloli oa leseli la teko bakeng sa FBG. Hobane marang-rang ka 'ngoe a phihlello ea FBG a tla ba le tahlehelo e itseng ea ho kenya, 'me a na le bandwidth e fetang 0.1 nm, ho tlosoa ha FBG e ngata ka nako e le' ngoe ho hloka mohloli oa leseli la broadband o nang le matla a phahameng le bandwidth e phahameng. Mohlala, ha ho sebediswa grating ya fiber ya nako e telele (LPFG) bakeng sa ho lemoha, kaha bandwidth ya tlhoro e le nngwe ya tahlehelo e ka tatellano ya 10 nm, mohlodi wa lesedi la spectrum e pharaletseng o nang le bandwidth e lekaneng le spectrum e bataletseng o a hlokahala ho hlalosa ka nepo dibopeho tsa yona tsa tlhoro ya resonant. Haholo-holo, grating ya fiber ya acousto (AIFG) e hahiloeng ka ho sebedisa phello ya acousto-optical e ka fihlella mefuta ya tuning ya bolelele ba leqhubu ba resonant ho fihlela ho 1000 nm ka ho lokisa ka motlakase. Ka hona, teko ya grating e matla e nang le mefuta e jwalo ya tuning e hlahisa phephetso e kgolo ho mefuta ya bandwidth ya mohlodi wa lesedi la wide-spectrum. Ka ho tshwanang, dilemong tsa morao tjena, grating ya fiber ya Bragg e sekametseng le yona e sebedisitsweng haholo lefapheng la ho lemoha fiber. Ka lebaka la dibopeho tsa yona tsa multi-peak loss spectrum, mefuta ya kabo ya wavelength hangata e ka fihla ho 40 nm. Mokgwa wa yona wa ho lemoha hangata ke ho bapisa motsamao o amanang hara ditlhōrō tse ngata tsa phetiso, kahoo ho a hlokahala ho lekanya spectrum ya yona ya phetiso ka botlalo. Bandwidth le matla a mohlodi wa lesedi la wide spectrum di hlokahala hore di be hodimo.
2. Boemo ba lipatlisiso lapeng le kantle ho naha
2.1 Mohloli oa leseli la laser le bophara bo bokhutšoanyane
2.1.1 Laser ea maikutlo a ajoang a semiconductor e nang le bophara bo bonyenyane
Ka 2006, Cliche le ba bang ba ile ba fokotsa sekala sa MHz sa semiconductorLesetara ea DFB(laser ea maikutlo a ajoang) ho ea ho sekala sa kHz ho sebelisoa mokhoa oa karabelo ea motlakase; Ka 2011, Kessler le ba bang ba sebelisitse mocheso o tlase le botsitso bo phahameng ba cavity ea kristale e le 'ngoe e kopantsoeng le taolo e sebetsang ea karabelo ho fumana tlhahiso ea laser ea bophara ba mola o mosesaane haholo ea 40 MHz; Ka 2013, Peng le ba bang ba ile ba fumana tlhahiso ea laser ea semiconductor e nang le bophara ba mola oa 15 kHz ka ho sebelisa mokhoa oa phetoho ea karabelo ea kantle ea Fabry-Perot (FP). Mokhoa oa karabelo ea motlakase o sebelisitse haholo-holo tlhahiso ea botsitso ba maqhubu a Pond-Drever-Hall ho etsa hore bophara ba mola oa laser oa mohloli oa leseli bo fokotsoe. Ka 2010, Bernhardi le ba bang ba hlahisitse 1 cm ea alumina e nang le erbium-doped FBG holim'a substrate ea silicon oxide ho fumana tlhahiso ea laser e nang le bophara ba mola oa hoo e ka bang 1.7 kHz. Selemong sona seo, Liang le ba bang. e sebelisitse karabelo ea ho itlhaba ka bo eona ea ho hasanya ha Rayleigh ka morao ho entsoeng ke resonator ea lebota la echo ea Q e phahameng bakeng sa khatello ea bophara ba mola oa laser oa semiconductor, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 1, 'me qetellong ea fumana tlhahiso ea laser e moqotetsane ea bophara ba mola oa 160 Hz.
Setšoantšo sa 1 (a) Setšoantšo sa khatello ea bophara ba mola oa laser oa semiconductor se thehiloeng ho Rayleigh scattering ea resonator ea mokhoa oa gallery oa whispering oa kantle;
(b) Sekhahla sa maqhubu a laser ea semiconductor e sebetsang ka bolokolohi e nang le bophara ba mola oa 8 MHz;
(c) Sekhahla sa maqhubu a laser se nang le bophara ba mola o hatelletsoeng ho 160 Hz
2.1.2 Laser ea fiber e nang le bophara bo bokhutšoanyane
Bakeng sa li-laser tsa fiber tse nang le mela e otlolohileng, tlhahiso ea laser e nang le mola o moqotetsane oa mokhoa o le mong oa longitudinal e fumanoa ka ho khutsufatsa bolelele ba resonator le ho eketsa nako ea mokhoa oa longitudinal. Ka 2004, Spiegelberg le ba bang ba ile ba fumana tlhahiso ea laser e nang le mola o moqotetsane oa linewidth o le mong oa mokhoa oa longitudinal ka bophara ba mola oa 2 kHz ka ho sebelisa mokhoa oa DBR short cavity. Ka 2007, Shen le ba bang ba ile ba sebelisa fiber ea silicon e nang le erbium e nang le 2 cm haholo ho ngola FBG holim'a fiber e nang le photosensitive ea Bi-Ge co-doped, 'me ba e kopanya le fiber e sebetsang ho etsa cavity e nyane ea mola, e leng se etsang hore bophara ba mola oa eona oa tlhahiso ea laser bo be ka tlase ho 1 kHz. Ka 2010, Yang le ba bang ba ile ba sebelisa cavity e khutšoanyane ea mola o moqotetsane oa 2cm e kopantsoeng le sefe ea FBG e nang le narrowband ho fumana tlhahiso ea laser e nang le mola o moqotetsane oa mokhoa oa longitudinal ka bophara ba mola o ka tlase ho 2 kHz. Ka 2014, sehlopha se sebelisitse cavity e khutšoanyane e otlolohileng (resonator ea lesale le menoang ea virtual) e kopantsoeng le sefe sa FBG-FP ho fumana tlhahiso ea laser e nang le bophara ba mola o moqotetsane, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3. Ka 2012, Cai le ba bang ba sebelisitse sebopeho sa cavity se sekhutšoanyane sa 1.4cm ho fumana tlhahiso ea laser e nang le polarizing e nang le matla a tlhahiso a fetang 114 mW, bolelele ba bolelele ba bohareng ba 1540.3 nm, le bophara ba mola oa 4.1 kHz. Ka 2013, Meng le ba bang ba sebelisitse Brillouin scattering ea faeba e nang le erbium e nang le cavity e khutšoanyane ea sesebelisoa sa ho boloka se nang le leeme le felletseng ho fumana tlhahiso ea laser ea lerata ea mokhoa o le mong oa longitudinal, tlhahiso ea laser ea lerata ea mohato o tlase e nang le matla a tlhahiso a 10 mW. Ka 2015, sehlopha se sebelisitse cavity ea lesale e entsoeng ka fiber e nang le erbium ea 45 cm e le Brillouin scattering gain medium ho fumana tlhahiso ea laser e nang le moeli o tlase le tlhahiso ea laser e moqotetsane ea linewidth.
Setšoantšo sa 2 (a) Setšoantšo sa moralo sa laser ea faeba ea SLC;
(b) Sebopeho sa mola sa lets'oao la heterodyne se lekantsweng ka tieho ya faeba ya 97.6 km
Nako ea poso: Pulungoana-20-2023