ಲೇಸರ್ ಮೂಲ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ಭಾಗ ಒಂದನ್ನು ಸಂವೇದಿಸುವುದು
ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸಂವಹನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದೊಂದಿಗೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಸಂವೇದನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇದು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅತ್ಯಂತ ಸಕ್ರಿಯ ಶಾಖೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಲೇಸರ್, ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಷನ್ ಫೈಬರ್, ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಅಂಶ ಅಥವಾ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಪ್ರದೇಶ, ಬೆಳಕಿನ ಪತ್ತೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ತೀವ್ರತೆ, ತರಂಗಾಂತರ, ಹಂತ, ಧ್ರುವೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿ ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಪ್ರಸರಣದಲ್ಲಿ ಬಾಹ್ಯ ಪ್ರಭಾವಗಳಿಂದ ಈ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಬದಲಾಗಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ತಾಪಮಾನ, ಒತ್ತಡ, ಒತ್ತಡ, ಪ್ರವಾಹ, ಸ್ಥಳಾಂತರ, ಕಂಪನ, ತಿರುಗುವಿಕೆ, ಬಾಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಮಾಣವು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾರ್ಗದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಿದಾಗ, ಈ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಈ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಮತ್ತು ಅನುಗುಣವಾದ ಭೌತಿಕ ಪ್ರಮಾಣಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಬಾಹ್ಯ ಅಂಶಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ.
ಹಲವು ವಿಧಗಳಿವೆಲೇಸರ್ ಮೂಲಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಎರಡು ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು: ಸುಸಂಬದ್ಧಲೇಸರ್ ಮೂಲಗಳುಮತ್ತು ಅಸಂಗತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳು, ಅಸಂಗತಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳುಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪ್ರಕಾಶಮಾನ ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಸುಸಂಬದ್ಧ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳಲ್ಲಿ ಘನ ಲೇಸರ್ಗಳು, ದ್ರವ ಲೇಸರ್ಗಳು, ಅನಿಲ ಲೇಸರ್ಗಳು,ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ಮತ್ತುಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್. ಈ ಕೆಳಗಿನವುಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ: ಕಿರಿದಾದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲ ಏಕ-ಆವರ್ತನ ಲೇಸರ್, ಏಕ-ತರಂಗಾಂತರ ಸ್ವೀಪ್ ಆವರ್ತನ ಲೇಸರ್ ಮತ್ತು ಬಿಳಿ ಲೇಸರ್.
೧.೧ ಕಿರಿದಾದ ಸಾಲಿನ ಅಗಲಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯತೆಗಳುಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳು
ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಲೇಸರ್ ಮೂಲದಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಅಳತೆ ಮಾಡಲಾದ ಸಿಗ್ನಲ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗ, ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಿರತೆ, ಲೇಸರ್ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್, ಹಂತದ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪತ್ತೆ ದೂರ, ಪತ್ತೆ ನಿಖರತೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆ ಮತ್ತು ಶಬ್ದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ದೀರ್ಘ-ದೂರ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ, ಶೈಕ್ಷಣಿಕ ಮತ್ತು ಉದ್ಯಮವು ಲೇಸರ್ ಮಿನಿಯೇಟರೈಸೇಶನ್ನ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಕಠಿಣ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಮುಂದಿಟ್ಟಿವೆ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ: ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ ಡೊಮೇನ್ ರಿಫ್ಲೆಕ್ಷನ್ (OFDR) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಆವರ್ತನ ಡೊಮೇನ್ನಲ್ಲಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ಗಳ ಬ್ಯಾಕ್ರೇಲೀ ಚದುರಿದ ಸಿಗ್ನಲ್ಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಸುಸಂಬದ್ಧ ಪತ್ತೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ವಿಶಾಲ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ (ಸಾವಿರಾರು ಮೀಟರ್ಗಳು). ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ (ಮಿಲಿಮೀಟರ್-ಮಟ್ಟದ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್) ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವೇದನೆ (-100 dBm ವರೆಗೆ) ಯ ಅನುಕೂಲಗಳು ವಿತರಿಸಿದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಮಾಪನ ಮತ್ತು ಸಂವೇದನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ನಿರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆವರ್ತನ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಸಾಧಿಸಲು ಟ್ಯೂನಬಲ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ಬಳಸುವುದು OFDR ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮೂಲವಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಲೇಸರ್ ಮೂಲದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು OFDR ಪತ್ತೆ ವ್ಯಾಪ್ತಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆ ಮತ್ತು ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ನಂತಹ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಫಲನ ಬಿಂದುವಿನ ಅಂತರವು ಸುಸಂಬದ್ಧತೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ, ಬೀಟ್ ಸಿಗ್ನಲ್ನ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಗುಣಾಂಕ τ/τc ನಿಂದ ಘಾತೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ರೋಹಿತದ ಆಕಾರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಗೌಸಿಯನ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಕ್ಕೆ, ಬೀಟ್ ಆವರ್ತನವು 90% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಗೋಚರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದ ಗರಿಷ್ಠ ಸಂವೇದನಾ ಉದ್ದದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವು Lmax~0.04vg/f ಆಗಿದೆ, ಅಂದರೆ 80 ಕಿಮೀ ಉದ್ದದ ಫೈಬರ್ಗೆ, ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವು 100 Hz ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಇತರ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಮುಂದಿಡುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಹೈಡ್ರೋಫೋನ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಶಬ್ದವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕನಿಷ್ಠ ಅಳೆಯಬಹುದಾದ ಸಂಕೇತವನ್ನು ಸಹ ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಬ್ರಿಲೌಯಿನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಟೈಮ್ ಡೊಮೇನ್ ಪ್ರತಿಫಲಕ (BOTDR) ನಲ್ಲಿ, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದ ಅಳತೆ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರೆಸೋನೇಟರ್ ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ ಗೈರೊದಲ್ಲಿ, ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗದ ಸುಸಂಬದ್ಧತೆಯ ಉದ್ದವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ರೆಸೋನೇಟರ್ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆ ಮತ್ತು ಅನುರಣನದ ಆಳವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು, ರೆಸೋನೇಟರ್ನ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ ಗೈರೊದ ಅಳತೆಯ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
1.2 ಸ್ವೀಪ್ ಲೇಸರ್ ಮೂಲಗಳಿಗೆ ಅಗತ್ಯತೆಗಳು
ಏಕ ತರಂಗಾಂತರ ಸ್ವೀಪ್ ಲೇಸರ್ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ತರಂಗಾಂತರ ಶ್ರುತಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಬಹು ಔಟ್ಪುಟ್ ಸ್ಥಿರ ತರಂಗಾಂತರ ಲೇಸರ್ಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು, ಸಿಸ್ಟಮ್ ನಿರ್ಮಾಣದ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಇದು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅನಿವಾರ್ಯ ಭಾಗವಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಟ್ರೇಸ್ ಗ್ಯಾಸ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ, ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಅನಿಲಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಅನಿಲ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಮಾಪನ ಅನಿಲವು ಸಾಕಷ್ಟಿರುವಾಗ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಳತೆ ಸಂವೇದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಪ್ರಸರಣ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಅನಿಲ ಅಣುವಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಶಿಖರದೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಬಹುದಾದ ಅನಿಲದ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಸಂವೇದನಾ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ತರಂಗಾಂತರದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸ್ಥಿರ ಬ್ರಾಡ್ಬ್ಯಾಂಡ್ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯೊಂದಿಗೆ ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಲೇಸರ್ಗಳು ಅಂತಹ ಸಂವೇದನಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಳತೆ ನಮ್ಯತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆವರ್ತನ ಡೊಮೇನ್ ಪ್ರತಿಫಲನವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಕೆಲವು ವಿತರಿಸಿದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯ ಸುಸಂಬದ್ಧ ಪತ್ತೆ ಮತ್ತು ಡಿಮೋಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ನಿಯತಕಾಲಿಕವಾಗಿ ಗುಡಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಲೇಸರ್ ಮೂಲದ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ದರವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಲೇಸರ್ನ ಸ್ವೀಪ್ ವೇಗವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 10 pm/μs ತಲುಪುವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ತರಂಗಾಂತರ ಟ್ಯೂನಬಲ್ ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು liDAR, ಲೇಸರ್ ರಿಮೋಟ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಹೈ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಏಕ-ತರಂಗಾಂತರ ಲೇಸರ್ಗಳ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್, ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ವೇಗದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುವ ಸಲುವಾಗಿ, ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಟ್ಯೂನಬಲ್ ಕಿರಿದಾದ-ಅಗಲ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಒಟ್ಟಾರೆ ಗುರಿಯು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ನ್ಯಾರೋ ಲೇಸರ್ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಲೋ ಫೇಸ್ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಸ್ಟೇಬಲ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಆವರ್ತನ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅನುಸರಿಸುವ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ದೊಡ್ಡ ತರಂಗಾಂತರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ-ನಿಖರವಾದ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸುವುದು.
೧.೩ ಬಿಳಿ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಬೇಡಿಕೆ
ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಬಿಳಿ ಬೆಳಕಿನ ಲೇಸರ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ. ಬಿಳಿ ಬೆಳಕಿನ ಲೇಸರ್ನ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ವ್ಯಾಪ್ತಿ ವಿಸ್ತಾರವಾಗಿದ್ದಷ್ಟೂ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಅದರ ಅನ್ವಯವು ಹೆಚ್ಚು ವಿಸ್ತಾರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸಂವೇದಕ ಜಾಲವನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ಫೈಬರ್ ಬ್ರಾಗ್ ಗ್ರೇಟಿಂಗ್ (FBG) ಬಳಸುವಾಗ, ಡಿಮೋಡ್ಯುಲೇಷನ್ಗಾಗಿ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಅಥವಾ ಟ್ಯೂನಬಲ್ ಫಿಲ್ಟರ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಹಿಂದಿನದು ನೆಟ್ವರ್ಕ್ನಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿ FBG ಅನುರಣನ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿತು. ಎರಡನೆಯದು ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ FBG ಅನ್ನು ಟ್ರ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಮಾಪನಾಂಕ ನಿರ್ಣಯಿಸಲು ಉಲ್ಲೇಖ ಫಿಲ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಇವೆರಡಕ್ಕೂ FBG ಗಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಾ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವಾಗಿ ಬ್ರಾಡ್ಬ್ಯಾಂಡ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ FBG ಪ್ರವೇಶ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಳವಡಿಕೆ ನಷ್ಟವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 0.1 nm ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಬಹು FBG ಗಳ ಏಕಕಾಲಿಕ ಡಿಮೋಡ್ಯುಲೇಷನ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ನೊಂದಿಗೆ ಬ್ರಾಡ್ಬ್ಯಾಂಡ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಫೈಬರ್ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ (LPFG) ಅನ್ನು ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ಗಾಗಿ ಬಳಸುವಾಗ, ಒಂದೇ ನಷ್ಟದ ಪೀಕ್ನ ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ 10 nm ಕ್ರಮದಲ್ಲಿರುವುದರಿಂದ, ಅದರ ಅನುರಣನ ಪೀಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ ಮತ್ತು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸಮತಟ್ಟಾದ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಹೊಂದಿರುವ ವಿಶಾಲ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು ಅಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಅಕೌಸ್ಟೋ-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಿರ್ಮಿಸಲಾದ ಅಕೌಸ್ಟಿಕ್ ಫೈಬರ್ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ (AIFG) ವಿದ್ಯುತ್ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಮೂಲಕ 1000 nm ವರೆಗಿನ ಅನುರಣನ ತರಂಗಾಂತರದ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಅಂತಹ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ವೈಡ್ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಶ್ರೇಣಿಯೊಂದಿಗೆ ಡೈನಾಮಿಕ್ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಪರೀಕ್ಷೆಯು ವೈಡ್-ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ ಶ್ರೇಣಿಗೆ ದೊಡ್ಡ ಸವಾಲನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ. ಅದೇ ರೀತಿ, ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಟಿಲ್ಟೆಡ್ ಬ್ರಾಗ್ ಫೈಬರ್ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಫೈಬರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅದರ ಬಹು-ಪೀಕ್ ನಷ್ಟ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ, ತರಂಗಾಂತರ ವಿತರಣಾ ಶ್ರೇಣಿಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 40 nm ತಲುಪಬಹುದು. ಇದರ ಸಂವೇದನಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಹು ಪ್ರಸರಣ ಶಿಖರಗಳ ನಡುವಿನ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಚಲನೆಯನ್ನು ಹೋಲಿಸುವುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಅದರ ಪ್ರಸರಣ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಅಳೆಯುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. ವೈಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರಬೇಕು.
2. ದೇಶ ಮತ್ತು ವಿದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನಾ ಸ್ಥಿತಿ
2.1 ಕಿರಿದಾದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ
2.1.1 ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಿತರಣೆ ಮಾಡಿದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಲೇಸರ್
2006 ರಲ್ಲಿ, ಕ್ಲೀಷೆ ಮತ್ತು ಇತರರು ಅರೆವಾಹಕದ MHz ಮಾಪಕವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದರು.DFB ಲೇಸರ್(ವಿತರಿಸಿದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಲೇಸರ್) ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು kHz ಮಾಪಕಕ್ಕೆ; 2011 ರಲ್ಲಿ, ಕೆಸ್ಲರ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 40 MHz ನ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕಿರುಚಿದ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನಿಯಂತ್ರಣದೊಂದಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಕುಹರವನ್ನು ಬಳಸಿದರು; 2013 ರಲ್ಲಿ, ಪೆಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಬಾಹ್ಯ ಫ್ಯಾಬ್ರಿ-ಪೆರೋಟ್ (FP) ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು 15 kHz ನ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ನೊಂದಿಗೆ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಪಡೆದರು. ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ಲೇಸರ್ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ವಿಧಾನವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪಾಂಡ್-ಡ್ರೆವರ್-ಹಾಲ್ ಆವರ್ತನ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಿತು. 2010 ರಲ್ಲಿ, ಬರ್ನ್ಹಾರ್ಡಿ ಮತ್ತು ಇತರರು ಸುಮಾರು 1.7 kHz ನ ಲೈನ್ ಅಗಲದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ 1 ಸೆಂ.ಮೀ ಎರ್ಬಿಯಂ-ಡೋಪ್ಡ್ ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ FBG ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಿದರು. ಅದೇ ವರ್ಷದಲ್ಲಿ, ಲಿಯಾಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಚಿತ್ರ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ ಲೈನ್-ಅಗಲ ಸಂಕೋಚನಕ್ಕಾಗಿ ಹೈ-ಕ್ಯೂ ಎಕೋ ವಾಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್ನಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ಬ್ಯಾಕ್ವರ್ಡ್ ರೇಲೀ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ನ ಸ್ವಯಂ-ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಿದರು ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ 160 Hz ನ ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್-ಅಗಲ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಪಡೆದರು.
ಚಿತ್ರ 1 (ಎ) ಬಾಹ್ಯ ಪಿಸುಮಾತು ಗ್ಯಾಲರಿ ಮೋಡ್ ರೆಸೋನೇಟರ್ನ ಸ್ವಯಂ-ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ರೇಲೀ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಕಂಪ್ರೆಷನ್ನ ರೇಖಾಚಿತ್ರ;
(b) 8 MHz ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಹೊಂದಿರುವ ಫ್ರೀ ರನ್ನಿಂಗ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್ನ ಆವರ್ತನ ವರ್ಣಪಟಲ;
(ಸಿ) 160 Hz ಗೆ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಿದ ಲೈನ್ಅಗಲದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ನ ಆವರ್ತನ ವರ್ಣಪಟಲ
2.1.2 ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್
ಲೀನಿಯರ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ಗಳಿಗೆ, ಏಕ ಲಾಂಗಿಟ್ಯೂಡಿನಲ್ ಮೋಡ್ನ ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಅನ್ನು ರೆಸೋನೇಟರ್ನ ಉದ್ದವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿ ಮತ್ತು ರೇಖಾಂಶ ಮೋಡ್ ಮಧ್ಯಂತರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. 2004 ರಲ್ಲಿ, ಸ್ಪೀಗೆಲ್ಬರ್ಗ್ ಮತ್ತು ಇತರರು DBR ಶಾರ್ಟ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು 2 kHz ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ನೊಂದಿಗೆ ಏಕ ಲಾಂಗಿಟ್ಯೂಡಿನಲ್ ಮೋಡ್ ನ್ಯಾರೋ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಪಡೆದರು. 2007 ರಲ್ಲಿ, ಶೆನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಬೈ-ಜಿ ಸಹ-ಡೋಪ್ಡ್ ಫೋಟೊಸೆನ್ಸಿಟಿವ್ ಫೈಬರ್ನಲ್ಲಿ FBG ಬರೆಯಲು 2 ಸೆಂ.ಮೀ. ಹೆಚ್ಚು ಎರ್ಬಿಯಂ-ಡೋಪ್ಡ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೈಬರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಸಕ್ರಿಯ ಫೈಬರ್ನೊಂದಿಗೆ ಬೆಸೆದು ಕಾಂಪ್ಯಾಕ್ಟ್ ಲೀನಿಯರ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿಯನ್ನು ರೂಪಿಸಿದರು, ಇದು ಅದರ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಲೈನ್ ಅಗಲವನ್ನು 1 kHz ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. 2010 ರಲ್ಲಿ, ಯಾಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 2 kHz ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಲೈನ್ ಅಗಲದೊಂದಿಗೆ ಏಕ ಲಾಂಗಿಟ್ಯೂಡಿನಲ್ ಮೋಡ್ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲು ನ್ಯಾರೋಬ್ಯಾಂಡ್ FBG ಫಿಲ್ಟರ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ 2cm ಹೆಚ್ಚು ಡೋಪ್ಡ್ ಶಾರ್ಟ್ ಲೀನಿಯರ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿಯನ್ನು ಬಳಸಿದರು. 2014 ರಲ್ಲಿ, ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಕಿರಿದಾದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಪಡೆಯಲು, ತಂಡವು FBG-FP ಫಿಲ್ಟರ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ರೇಖೀಯ ಕುಹರವನ್ನು (ವರ್ಚುವಲ್ ಫೋಲ್ಡ್ ರಿಂಗ್ ರೆಸೋನೇಟರ್) ಬಳಸಿತು. 2012 ರಲ್ಲಿ, ಕೈ ಮತ್ತು ಇತರರು 114 mW ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಔಟ್ಪುಟ್ ಪವರ್, 1540.3 nm ನ ಕೇಂದ್ರ ತರಂಗಾಂತರ ಮತ್ತು 4.1 kHz ನ ಲೈನ್ ಅಗಲದೊಂದಿಗೆ ಧ್ರುವೀಕರಿಸುವ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಪಡೆಯಲು 1.4cm ಶಾರ್ಟ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿ ರಚನೆಯನ್ನು ಬಳಸಿದರು. 2013 ರಲ್ಲಿ, ಮೆಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 10 mW ನ ಔಟ್ಪುಟ್ ಪವರ್ನೊಂದಿಗೆ ಏಕ-ರೇಖಾಂಶ ಮೋಡ್, ಕಡಿಮೆ-ಹಂತದ ಶಬ್ದ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಪಡೆಯಲು ಪೂರ್ಣ-ಬಯಾಸ್ ಸಂರಕ್ಷಿಸುವ ಸಾಧನದ ಸಣ್ಣ ರಿಂಗ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿಯೊಂದಿಗೆ ಎರ್ಬಿಯಂ-ಡೋಪ್ಡ್ ಫೈಬರ್ನ ಬ್ರಿಲ್ಲೌಯಿನ್ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು. 2015 ರಲ್ಲಿ, ತಂಡವು ಕಡಿಮೆ ಮಿತಿ ಮತ್ತು ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್ವಿಡ್ತ್ ಲೇಸರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಪಡೆಯಲು ಬ್ರಿಲ್ಲೌಯಿನ್ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಗೇನ್ ಮಾಧ್ಯಮವಾಗಿ 45 cm ಎರ್ಬಿಯಂ-ಡೋಪ್ಡ್ ಫೈಬರ್ನಿಂದ ಕೂಡಿದ ರಿಂಗ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿಯನ್ನು ಬಳಸಿತು.
ಚಿತ್ರ 2 (ಎ) SLC ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ನ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಡ್ರಾಯಿಂಗ್;
(ಬಿ) 97.6 ಕಿಮೀ ಫೈಬರ್ ವಿಳಂಬದೊಂದಿಗೆ ಅಳತೆ ಮಾಡಲಾದ ಹೆಟೆರೊಡೈನ್ ಸಿಗ್ನಲ್ನ ರೇಖೆಯ ಆಕಾರ
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ನವೆಂಬರ್-20-2023