¿Para qué se puede utilizar la fibra PM?

(1) interferómetro

Las aplicaciones de las fibras PM incluyen telecomunicaciones, medicina, sensores, etc. La aplicación típica es usar interferencia para la medición para garantizar que la luz que se propaga en el brazo de señal y el brazo de referencia del interferómetro siempre se recombina con el mismo estado de polarización, y la fibra óptica se usa para garantizar la interferencia de fase óptica para evitar la atenuación de la señal. . Si se utiliza la fibra monomodo convencional, el estado de polarización de la luz que se propaga en cada brazo cambiará independientemente con el tiempo, lo que provocará la caída de la señal reconstruida entre el máximo y cero cuando el estado de polarización relativo de las dos formas de onda cambie en el rango de 360 ​​grados.

En resumen, el principio básico de PMF libera su capacidad para ser utilizado en interferómetros. Por lo que en los principales campos de aplicación está relacionado con la interferometría.

(2) giroscopio de fibra óptica

El giroscopio de fibra óptica (FOG) es un tipo de sensor de fibra óptica interferométrica que ha obtenido un gran éxito comercial. En esencia, FOG es un tipo de sensor de rotación y velocidad, que generalmente consta de tres anillos de detección de fibra que mantienen la polarización, cada anillo corresponde al grado de libertad requerido (en términos de aeronaves: balanceo, cabeceo y guiñada). La luz se emite simultáneamente a los extremos de la fibra (dos extremos) de cada anillo sensor y se recombina en el detector. Si el anillo sensor gira, habrá una cierta diferencia en la distancia de viaje de la luz en las dos direcciones de transmisión interna y se producirá el cambio de frecuencia Doppler (efecto Sagnac). Como resultado, la fase del haz de transmisión hacia adelante y el haz de transmisión hacia atrás serán diferentes y la interferencia será causada por los dos haces coherentes.

El diseño básico de fog ilustra acertadamente las principales ventajas de utilizar fibra óptica como elemento sensor óptico intrínseco; La fibra óptica tiene la capacidad de guiar y doblar la luz, por lo que puede limitar el camino óptico ultralargo a un volumen físico pequeño. Estas longitudes de trayectoria más largas amplifican los efectos ópticos relativamente débiles, lo que hace posible fabricar sensores de alta precisión muy compactos. Un anillo de detección de niebla típico consta de 200 a 5000 metros de fibra que mantiene la polarización, lo que depende del rendimiento de precisión requerido. El rendimiento actual es suficiente para desafiar la precisión del giroscopio láser (los aviones Boeing utilizan giroscopio láser).

Por otro lado, el tamaño del giroscopio se está reduciendo. En 1920 se llevó a cabo la primera demostración de los principios básicos de la niebla utilizando ópticas de espacio libre, que se desplegaron en un área de varios kilómetros cuadrados. Por el contrario, ahora se puede realizar la misma medición en un anillo sensor más pequeño que la boca de una taza de té.

(3) Comunicaciones coherentes

Desde la primera tecnología de fibra especial, la fibra que mantiene la polarización se ha utilizado en el campo de la comunicación. Los seres humanos buscan constantemente un alto ancho de banda, y el desarrollo de la tecnología ha impulsado una mayor tasa de símbolos, más canales paralelos y tecnología de modulación compleja de alto orden. Hoy en día, la comunicación óptica coherente se ha convertido en un sistema muy grande y existen muchas tecnologías avanzadas en modulación, emisión y recepción coherente.

La tecnología de la comunicación es principalmente transmisión y recepción de señales. El principio básico de la comunicación óptica coherente: en el transmisor. La modulación óptica externa se utiliza para modular la modulación de amplitud, la modulación de fase y la modulación de frecuencia de la señal a la portadora óptica, y la señal se envía a través del procesamiento de back-end. Después de llegar al extremo receptor, primero pasa por el procesamiento de ecualización, luego ingresa al mezclador óptico para mezclarse coherentemente con la señal óptica generada por el oscilador óptico local y finalmente recibe por el detector. A principios de la década de 1990, con la aparición del amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA) y la combinación de multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM), se formó un método más eficaz. La solución general de transmisión de alto ancho de banda sin repetidor está madurando gradualmente. Para comprender la comunicación óptica coherente en detalle, necesitamos conocer muchas tecnologías y términos relacionados, como demodulación I / Q, modulación ook, modulación BPSK, constelación, etc. La tecnología aún se está desarrollando y necesitamos aprender esta parte. juntos.

Como tecnología especial, la comunicación coherente se usa a menudo en aplicaciones que necesitan procesar una gran cantidad de datos en tiempo real, especialmente en el despliegue de radares militares de matriz en fase.

(4) Óptica integrada, IO

La fibra que mantiene la polarización se utiliza en el procesamiento de señales de sensores interferométricos y en la transmisión o detección de comunicaciones convencionales y coherentes. Otra tecnología importante es la óptica integrada (IO).

IO se encuentra con mayor frecuencia en los moduladores de LiNbO3 utilizados en los transmisores de telecomunicaciones. Un modulador típico consta de un chip de niobato de litio en el que se difunden guías de ondas dopadas con dióxido de titanio y electrodos de oro en ambos lados. La fibra de cola de PMF puede proporcionar un estado de polarización estable y alinearse con el eje de birrefringencia del chip. La función del dispositivo se basa en el efecto Pockels. Cuando se aplica un voltaje al electrodo, el índice de refracción del sustrato cambia en proporción al voltaje. El cambio final de la longitud del camino óptico efectivo se puede utilizar para generar interferencia. De acuerdo con el diseño preciso de la guía de onda dopada con TiO2, se puede manipular para proporcionar modulación de fase, frecuencia o amplitud, e incluso cambiar la potencia óptica entre canales.

(5)Anemometría y velocimetría láser Doppler

En muchos casos, la función de PMF es proporcionar un sistema de transmisión flexible, que hace posible el procesamiento de señales ópticas débiles. Por ejemplo, el anemómetro láser Doppler (LDV) y el anemómetro láser Doppler (LDV) son tecnologías sin contacto para medir la velocidad. Esta técnica se aplica al flujo de aire en túneles de viento y al flujo sanguíneo en venas y arterias. La velocidad se determina midiendo el desplazamiento Doppler de la luz dispersada por el fluido. Para medir, la luz polarizada linealmente de la fuente láser se divide en dos componentes iguales y se transmite a la posición de medición a través de dos fibras que mantienen la polarización con la misma longitud.

A la salida del PMF, la lente enfoca dos rayos en un pequeño punto en el fluido en movimiento. En este momento, los dos haces convergen para formar franjas de interferencia. Las partículas pequeñas en el fluido dispersan la luz de cada haz a frecuencias Doppler ligeramente diferentes porque se mueven en relación con las dos direcciones del haz. Parte de la luz dispersada será recogida por la fibra multimodo con mayor diámetro de núcleo y transmitida al fotodetector. Aquí, las dos frecuencias se combinan para formar un latido instantáneo. La frecuencia de batido se relaciona linealmente con la diferencia de frecuencia Doppler producida por cada rayo láser, y se determina la relación lineal entre la frecuencia de batido y la velocidad de las partículas, formando un dispositivo de prueba completo.

(6) Más aplicaciones (combinador de bomba EDFA, esquema de supresión de reflexión, sensor de corriente y tomografía de coherencia óptica)

· El uso de fibra que mantiene la polarización puede realizar la transmisión remota de luz polarizada, que puede extenderse a otras aplicaciones en toda la industria. Con el desarrollo de la arquitectura del sistema de telecomunicaciones, se requiere que EDFA aumente continuamente su potencia de salida. En algunos diseños, se realiza mediante multiplexación de polarización de diodos de bomba de 980 nm o 1480 nm. De manera similar, el diodo de bomba está envuelto en el PMF por la fibra de cola para realizar el esquema basado en polarización para suprimir la reflexión posterior.

Entre los sensores, la industria de detección de corriente de efecto Faraday se ha desarrollado gradualmente. Como dispositivo de polarización, el sensor de corriente se basa en la transmisión de un estado de polarización estable y conocido al cabezal del sensor y, por lo general, se realiza manteniendo la polarización de la fibra.

En medicina, a los pacientes con enfermedad coronaria se les llama "oclusión total crónica" (CTO), es decir, los vasos sanguíneos están completamente bloqueados. Los médicos utilizan un catéter especial o "alambre guía" para el diagnóstico, lo que se conoce como tecnología OCT. El origen de la tecnología OCT se remonta a la reflectometría óptica de baja coherencia (OLCR) en la industria de las telecomunicaciones a fines de la década de 1980. OCT utiliza luz de baja coherencia (banda ancha). El mantenimiento de la polarización de la fibra también juega un papel importante, lo que permite a los cirujanos distinguir la relación entre la pared vascular y la autoobstrucción mediante reflexión óptica coherente (OCR), lo que conduce a una resección segura.

La dirección de aplicación de la fibra que mantiene la polarización es cada vez más amplia. Haga un buen uso de las ventajas de la fibra óptica, impulsada por Internet de las cosas, habrá aplicaciones más significativas. Como se mencionó en el capítulo de tecnología de giroscopio de fibra óptica, la fibra tiene propiedades tanto de conducción de luz como de flexión, lo que puede limitar el camino óptico ultralargo a un volumen físico pequeño y amplificar el efecto óptico relativamente débil, para hacer un alto muy compacto. -sensor de precisión.

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