Като основен компонент в съвременните оптични комуникации, сензорни и лазерни технологии, влакната - източници на оптична светлина (FOLSS) имат пряко влияние върху ефективността и надеждността на системата. С непрекъснатото развитие на оптичната технология, методите за проектиране и производство на FOLSS стават все по -разнообразни, за да отговорят на нуждите на различни сценарии на приложение. Тази статия ще изследва основните принципи на FOLSS, ще обсъди техните ключови технически методи и ще анализира своите перспективи за приложение в свързани области.
Основни принципи на фибри - източници на оптична светлина
Основната функция на FOLSS е ефективно да преобразува електрически сигнали или помпа светлина в оптични сигнали със специфична дължина на вълната за предаване чрез оптични влакна. Неговият работен принцип се основава на свързването на полупроводникови светлина -, излъчващи устройства (като лазерни диоди или светлина -, излъчващи диоди) с оптични влакна. Лазерните диоди се използват широко във високи - оптични комуникационни системи за скорост поради високата им яркост, тесна ширина на линията и силна насоченост. Светлината - излъчва диоди, от друга страна, играе ключова роля за кратко предаване и усещане за разстояние- поради ниската им консумация на енергия и дълъг живот.
Ключът към влакната - източници на оптична светлина се крие в постигането на ефективно свързване между източника на светлина и оптичното влакно, за да се сведе до минимум оптичната загуба и да увеличи максимално изходното мощност. Общите методи на свързване включват директно свързване, свързване на обектива и микро - оптично свързване на елементи, всеки изискващ оптимизиран дизайн въз основа на специфичния сценарий на приложение.
Основни технически методи за източници на светлинни влакна
1. Полупроводниковата лазерна диодна (LD) технология за свързване на влакната
Полупроводниковите лазерни диоди са най -често използваните източници на светлина във влакна - оптични комуникации. Техният спектрален диапазон обикновено е в близкия - инфрачервен (напр. 1310 nm, 1550 nm), което ги прави подходящи за дълго - разстояние, високо - предаване на данни за капацитет. За постигане на ефективно свързване обикновено се използват следните методи:
Директно свързване: Светлината на лазерния диод - излъчваща повърхност е плътно подравнена с лицето на крайното крайници, за да се увеличи максимално ефективността на предаване на оптична мощност. Този метод има проста структура, но изисква изключително висока точност на подравняване, като често изисква сложен фин механизъм за настройка -.
Свързване на обектива: Лазерите са колимирани и фокусирани с помощта на самостоятелно - фокусираща леща или сферична леща за подобряване на ефективността на свързване. Този метод намалява предизвикателствата на подравняването, но увеличава сложността на системата.
Съединяване на масив от микроленове: Приложимо за мулти - канални влакна масиви, микролените да позволяват едновременно свързване на множество лазерни лъчи и обикновено се използва в системите за мултиплексиране на дължината на вълната (WDM).
2. Лазерна технология Fiber
Лазерите от влакна използват оптични влакна, легирани с редки земни елементи (като ербий, итербий и неодим) като среда за усилване. Източник на светлина на помпата (като 980 nm или 1480 nm лазерен диод) стимулира инверсията на популацията в рамките на влакното, което води до висока - мощност, висока - лъч - качествен лазерен изход. Основните технологии включват:
Double - лазери с облицовки: Използване на двойна - структура на облицовка, за да се свърже високо - светлината на помпата, външната облицовка предава лазерна светлина на помпата, докато вътрешната ядро поддържа единична - режим лазерен изход. Тези лазери са подходящи за индустриална обработка и високи - енергийни лазерни приложения.
Раманови влакнести лазери: Въз основа на стимулираното разсейване на Раман, те постигат преобразуване на дължината на вълната чрез каскаден нелинеен процес, което ги прави подходящи за източници на светлина, работещи в специализирани ленти за дължина на вълната (като 1450-1600 nm).
3. Технология за интегриране на фибри и интеграция на източници на светлина
Ербий - легиращи усилватели на влакна (EDFAS) и усилвателите на Raman могат директно да усилват оптичните сигнали във фибри - оптични комуникационни системи, намалявайки необходимостта от ретранслатори. В допълнение, интегрирането на източници на светлина с усилватели (като разпределени лазери за обратна връзка + EDFA) може допълнително да подобри интеграцията и стабилността на системата.
Приложения на влакна - източници на оптична светлина
Фибри - източници на оптична светлина играят незаменима роля в множество полета:
Оптични комуникации: Високи - скоростни влакна - Оптичните комуникационни системи разчитат на стабилни източници на светлина. Например скоростта на предаване от 100 Gbps и по -горе изисква тесен - linewidth, ниска - chirp лазерни източници.
Фибри - Оптично сензор: Разпределено влакно - Оптично сензор (като DTS и DAS) използва свойствата на кохерентността на източниците на светлина, за да се постигне високо - прецизно измерване на физически количества като температура и напрежение.
Медицински и индустриални: високи - лазери за електропресования се използват при лазерна хирургия, рязане на материали и заваряване, предлагайки предимствата на високо прецизно и ниско термично увреждане.
Заключение
Разработването на фибри - технологията за оптична светлина стимулира напредъка в индустрията за оптоелектроника. Неговите методи обхващат множество области, включително полупроводниково лазерно свързване, лазерен дизайн на влакна и интеграция на усилвателя. В бъдеще, с разработването на нови влакнести материали (като кухо - основни влакна и специализирани легирани влакна) и оптимизирането на производствените процеси, фибри - източниците на оптична светлина ще играят ключова роля в по -широк спектър от полета, особено във високите -} скоростна комуникация, Quantum optics и енергия.
