Як основний компонент у сучасних оптичних комунікаціях, зондуваннях та лазерних технологіях, волокна - джерела оптичного світла (FOLSS) мають прямий вплив на ефективність та надійність передачі системи. Завдяки постійному прогресу оптичних технологій методи проектування та виготовлення FOLS стають все більш різноманітними для задоволення потреб різноманітних сценаріїв застосування. Ця стаття вивчить основні принципи FOLSS, обговорить їхні ключові технічні методи та проаналізуватимуть їх перспективи застосування у відповідних галузях.
Основні принципи волокна - джерела оптичного світла
Основна функція FOLSS полягає в тому, щоб ефективно перетворити електричні сигнали або насосне світло в оптичні сигнали певної довжини хвилі для передачі через оптичні волокна. Його принцип роботи заснований на з'єднанні напівпровідникового світла - пристроїв, що випромінюють (наприклад, лазерні діоди або світло -, що випромінюють діоди) оптичними волокнами. Лазерні діоди широко використовуються у високих системах оптичного зв'язку - через їх високу яскравість, вузьку ширину ліній та сильну спрямованість. Світло -, що випромінюють діоди, з іншого боку, відіграють ключову роль у короткій - передачі відстані та зондування через їх низьке споживання електроенергії та тривалий термін експлуатації.
Ключ від волокна - джерела оптичного світла полягає у досягненні ефективного з'єднання між джерелом світла та оптичним волокном, щоб мінімізувати оптичні втрати та максимізувати вихідну потужність. Загальні методи з'єднання включають пряме з'єднання, з'єднання об'єктива та мікро -мікро -- з’єднання оптичного елемента, кожна з яких вимагає оптимізованої конструкції на основі конкретного сценарію програми.
Основні технічні методи джерел волокон
1. Напівпровідникова лазерна діод (LD) Технологія зчеплення волокон
Напівпровідникові лазерні діоди є найбільш часто використовуваними джерелами світла у волокні - оптичним комунікаціям. Їх спектральний діапазон, як правило, знаходиться в близькому - інфрачервоному (наприклад, 1310 нм, 1550 нм), що робить їх придатними для довгої відстані -, висока - передача даних про ємність. Для досягнення ефективного зв'язку зазвичай використовуються наступні методи:
Пряме з'єднання: світло лазерного діода - поверхня, що випромінюється, щільно вирівнюється з кінцевим обличчям волокна, щоб максимально збільшити ефективність оптичної потужності. Цей метод має просту структуру, але вимагає надзвичайно високої точності вирівнювання, часто вимагає складного тонкого механізму налаштування -.
З'єднання об'єктива: лазери колімізуються та зосереджені за допомогою самостійного об'єктива - або сферичного об'єктива для підвищення ефективності з'єднання. Цей метод зменшує проблеми вирівнювання, але збільшує складність системи.
З'єднання масиву MicroLENS: Застосовується до Multi - волоконні масиви каналів, масиви MicroLENS вмикають одночасне з'єднання декількох лазерних променів і зазвичай використовуються в системах мультиплексування довжини хвилі (WDM).
2. Фіберна лазерна технологія
Волокно -лазери використовують оптичні волокна, лежані рідкісними земляними елементами (такими як ербій, іттербій та неодим) як середовище посилення. Джерело світла насоса (наприклад, лазерний діод 980 нм або 1480 нм) стимулює інверсію популяції всередині волокна, що призводить до високої потужності -, високий - промінь - якісний лазерний вихід. Ключові технології включають:
Double - Лазери з волоконними волокнами: Використання подвійної структури обшивки з подвійним {2} живленням насосного насоса, зовнішня облицювання передає багатомодовий насос, тоді як внутрішнє ядро підтримує єдине - режим лазерного виходу. Ці лазери підходять для промислової обробки та високих - енергетичних лазерних програм.
Лазери з волокон Рамана: На основі стимульованого розсіювання Рамана вони досягають перетворення довжини хвилі за допомогою каскадного нелінійного процесу, що робить їх придатними для джерел світла, що працюють у спеціалізованих смугах довжин хвилі (наприклад, 1450-1600 нм).
3. Підсилювач волокон та технологія інтеграції джерела світла
Erbium - підсилювачі з допедними волокнами (EDFAS) та підсилювачі Рамана можуть безпосередньо посилити оптичні сигнали у волокні - систем оптичних зв'язків, зменшуючи потребу в ретрансляторах. Крім того, інтеграція джерел світла з підсилювачами (наприклад, розподіленими зворотними зв'язками лазери + EDFA) може додатково підвищити інтеграцію та стабільність системи.
Програми волокна - джерела оптичного світла
Волокно - джерела оптичного світла відіграють незамінну роль у декількох полях:
Оптичні комунікації: High - Швидкість волокна - Системи оптичного зв'язку покладаються на стабільні джерела світла. Наприклад, швидкість передачі 100 Гбіт / с і вище потребує вузького - лінійки лінії, низькі - лазерні джерела.
Волокно - оптичне зондування: розподілене волокно - оптичне зондування (наприклад, DTS і DAS) використовує властивості когерентності джерел світла для досягнення високих - вимірювання фізичних величин, таких як температура та штам.
Медичний та промисловий: Високі - Лазери з волоконно -волокна використовуються при лазерній хірургії, розрізанні матеріалів та зварювання, пропонуючи переваги високої точності та низького теплового пошкодження.
Висновок
Розробка волокна - технологія оптичного джерела світла сприяла прогресу в галузі оптоелектроніки. Його методи охоплюють декілька областей, включаючи напівпровідникове лазерне з'єднання, конструкцію лазерного волокна та інтеграцію підсилювача. В майбутньому, з розробкою нових волоконних матеріалів (таких як порожниста - ядро волокна та спеціалізоване допедне волокно) та оптимізація виробничих процесів, волокно - джерела оптичних світла відіграватимуть ключову роль у більш широкому діапазоні полів, особливо у високих -}} швидкісних комунікаціях, Quantum Optics.
