1550nm सिंगल फ्रीक्वेंसी ट्यून करने योग्य फाइबर लेजर का अनुप्रयोग
2021-09-01
सिंगल-फ़्रीक्वेंसी फ़ाइबर लेज़रों में अल्ट्रा-संकीर्ण लाइनविड्थ, एडजस्टेबल फ़्रीक्वेंसी, अल्ट्रा-लॉन्ग कोहेरेंस लेंथ और अल्ट्रा-लो नॉइज़ जैसे अद्वितीय गुण होते हैं। माइक्रोवेव रडार पर एफएमसीडब्ल्यू तकनीक का इस्तेमाल अल्ट्रा-लॉन्ग-डिस्टेंस टारगेट के अल्ट्रा-हाई-प्रिसिजन कोहेरेंट डिटेक्शन के लिए किया जा सकता है। फाइबर सेंसिंग, लिडार और लेजर रेंजिंग की बाजार की अंतर्निहित अवधारणाओं को बदलें, और लेजर अनुप्रयोगों में क्रांति को अंत तक जारी रखें।
ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग में आवेदन: अल्ट्रा-संकीर्ण लाइनविड्थ फाइबर लेज़रों को वितरित फाइबर सेंसिंग सिस्टम पर लागू किया जा सकता है ताकि 10 किलोमीटर तक के लक्ष्यों का पता लगाया जा सके और उन्हें वर्गीकृत किया जा सके। इसका मूल अनुप्रयोग सिद्धांत फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेटेड कंटीन्यूअस वेव टेक्नोलॉजी (FMCW) है, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्रों, तेल / गैस पाइपलाइनों, सैन्य ठिकानों और राष्ट्रीय रक्षा सीमाओं के लिए कम लागत वाली, पूरी तरह से वितरित सेंसर सुरक्षा सुरक्षा प्रदान कर सकती है। FMCW तकनीक में, लेज़र आउटपुट फ़्रीक्वेंसी लगातार अपनी केंद्र आवृत्ति के आसपास बदल रही है, और लेज़र लाइट के हिस्से को एक निश्चित परावर्तन के साथ एक संदर्भ शाखा में जोड़ा जाता है। एक हेटेरोडाइन सुसंगत पहचान प्रणाली में, संदर्भ हाथ स्थानीय दोलन के रूप में कार्य करता है एलओ (एलओ) की भूमिका। एक सेंसर के रूप में कार्य करना एक और बहुत लंबा ऑप्टिकल फाइबर है, कृपया चित्र 2 देखें। सेंसिंग फाइबर से परावर्तित लेजर लाइट को ऑप्टिकल बीट फ़्रीक्वेंसी उत्पन्न करने के लिए स्थानीय ऑसिलेटर से संदर्भ प्रकाश के साथ मिलाया जाता है, जो समय की देरी के अंतर से मेल खाती है। अनुभव। स्पेक्ट्रम एनालाइजर पर फोटोक्रेक्ट की बीट फ्रीक्वेंसी को मापकर सेंसिंग फाइबर पर रिमोट जानकारी प्राप्त की जा सकती है। सेंसिंग फाइबर पर वितरित प्रतिबिंब सबसे सरल रेले बैकस्कैटर हो सकता है। इस सुसंगत पहचान तकनीक के माध्यम से, -100db जितनी कम संवेदनशीलता वाले संकेतों का आसानी से पता लगाया जा सकता है। उसी समय, चूंकि फोटोक्रेक्ट का बीट सिग्नल परावर्तित प्रकाश संकेत और स्थानीय थरथरानवाला से संदर्भ प्रकाश की शक्ति के समानुपाती होता है, और संदर्भ प्रकाश में सिग्नल लाइट को बढ़ाने का कार्य भी होता है, यह सेंसिंग तकनीक प्राप्त कर सकती है अन्य वर्तमान कोई भी ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग तकनीक अल्ट्रा-लंबी दूरी की गतिशील माप प्राप्त नहीं कर सकती है। बाहरी कारक जो सेंसिंग फाइबर में हस्तक्षेप करते हैं, जैसे दबाव, तापमान, ध्वनि और कंपन, परावर्तित लेजर प्रकाश को सीधे प्रभावित करेंगे, जिससे इन बाहरी वातावरणों का पता चल सकेगा। हालांकि, सुसंगत FMCW प्रौद्योगिकी प्रणाली के किसी भी सेट के लिए, सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा उच्च स्थानिक सटीकता और बड़ी माप सीमा प्राप्त करने के लिए एक लंबी सुसंगतता लंबाई के साथ एक प्रकाश स्रोत की आवश्यकता है। ऑप्टिकल लाइब्रेरी कम्युनिकेशन वही सोचता है जो आप सोचते हैं, और आपके लिए विभिन्न प्रकार के अल्ट्रा-नैरो-लाइन फाइबर लेज़रों को तैयार करता है। ये लेज़र संयुक्त राज्य अमेरिका की पेटेंट तकनीक से लाभान्वित होते हैं, आवृत्ति बिल्कुल एकल होती है, और सुसंगतता की लंबाई दसियों किलोमीटर तक पहुँच सकती है, जो कि FMCW तकनीक में सबसे आदर्श प्रकाश स्रोत है। ऑप्टिकल लाइब्रेरी संचार से लैस फाइबर लेजर में 10 किलोमीटर से अधिक की सबसे लंबी संवेदन दूरी है, जबकि बाजार पर डीएफबी लेजर डायोड की पहचान दूरी केवल कुछ सौ मीटर है। चूंकि केवल एक ऐसा लेजर और फोटोडेटेक्टर अल्ट्रा-लॉन्ग-डिस्टेंस सेंसिंग पार्ट्स के परिवर्तनों की निगरानी कर सकता है, सेंसिंग सिस्टम वर्तमान सुरक्षा मानकों को बहुत कम लागत पर अपग्रेड कर सकता है, जिसका व्यापक रूप से अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग किया जा सकता है। , लंबी दूरी की मातृभूमि सुरक्षा और सैन्य क्षेत्र।
लेजर सूचक और सैन्य लेकर: वर्तमान में, सेना का ISR (खुफिया, निगरानी, टोही) एकीकृत मंच आमतौर पर एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल इमेजिंग सिस्टम से लैस होता है, जो आम तौर पर लंबी दूरी पर छवि बना सकता है और लॉन्च वाहनों और टैंकों जैसे छोटे लक्ष्यों की गति का सटीक पता लगा सकता है। हालांकि, इमेजिंग सिस्टम के इलाके की सटीकता के प्रभाव के कारण, सिस्टम आमतौर पर लक्ष्य की सटीक स्थिति को इन कमांड प्लेटफॉर्म पर हथियार को लक्ष्य तक निर्देशित करने के लिए प्रेषित नहीं कर सकता है। वास्तव में, सेना की हमेशा कम लागत, अल्ट्रा-लॉन्ग-डिस्टेंस (कई सैकड़ों किलोमीटर), और अल्ट्रा-हाई-प्रेसिजन (1 मीटर से कम) लेजर टारगेट इंडिकेशन/आईएसआर सिस्टम के संदर्भ में भारी मांग रही है। . वर्तमान में, एक सामान्य वाणिज्यिक लेजर रेंजफाइंडर की माप दूरी 10-20 किलोमीटर है, जो इसकी गतिशील रेंज और माप संवेदनशीलता से सीमित है, और सैन्य आईएसआर प्रणाली की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है। वर्तमान में, अधिकांश लेजर रेंजफाइंडर स्पंदित लेजर के ऑप्टिकल टाइम डोमेन प्रतिबिंब के सिद्धांत पर आधारित हैं। वे तेज फोटोडेटेक्टर और सरल विश्लेषक से बने होते हैं, जो सीधे लक्ष्य से परावर्तित प्रकाश नाड़ी संकेतों का पता लगाते हैं। माप सटीकता आमतौर पर 1 -10 मीटर होती है, जो लेजर की पल्स चौड़ाई (3-30 एनएम लंबी लेजर पल्स के सापेक्ष) द्वारा सीमित होती है। लेज़र पल्स जितना छोटा होगा, माप सटीकता उतनी ही अधिक होगी, और लेज़र माप की बैंडविड्थ में भी बहुत सुधार होगा। यह निस्संदेह पता लगाने के शोर को बढ़ाएगा, जिससे गतिशील माप दूरी कम हो जाएगी। चूंकि फोटोक्रेक्ट सिग्नल परावर्तित प्रकाश सिग्नल की ऊर्जा के लिए रैखिक रूप से आनुपातिक है, इसलिए ये बढ़े हुए शोर डिटेक्शन सिग्नल की संवेदनशीलता को सीमित करते हैं। इस वजह से, वर्तमान सैन्य लेजर रेंजफाइंडर की सबसे लंबी माप दूरी केवल 10-20 किलोमीटर है। FMCW प्रौद्योगिकी के सिद्धांत के आधार पर, 1550nm अल्ट्रा-संकीर्ण लाइनविड्थ फाइबर लेजर का व्यापक रूप से लेजर लक्ष्य संकेत और सैकड़ों किलोमीटर तक लेज़र में उपयोग किया जा सकता है, ताकि ISR प्लेटफॉर्म को बहुत कम लागत पर बनाया जा सके। अल्ट्रा-लॉन्ग-डिस्टेंस लेज़र इंडिकेशन/रेंजिंग का एक सेट लेज़र, कोलिमेटर और रिसीवर और सिग्नल एनालाइज़र से बना होता है। संकीर्ण लाइनविड्थ लेजर की आवृत्ति रैखिक और तेजी से संशोधित होती है। लक्ष्य से परावर्तित सिग्नल लाइट को मापकर और संदर्भ प्रकाश को मिलाकर एक फोटोक्रेक्ट उत्पन्न करने के लिए दूरस्थ जानकारी प्राप्त की जा सकती है। FMCW प्रौद्योगिकी प्रणाली में, लेजर की लाइन की चौड़ाई या सुसंगतता लंबाई माप की दूरी और संवेदनशीलता को निर्धारित करती है। ऑप्टिकल लाइब्रेरी कम्युनिकेशन द्वारा प्रदान की जाने वाली फाइबर लेजर लाइन की चौड़ाई 2Khz जितनी कम है, जो कि दुनिया के सर्वश्रेष्ठ सेमीकंडक्टर लेजर की लाइन चौड़ाई की तुलना में परिमाण के 2-3 ऑर्डर कम है। यह महत्वपूर्ण विशेषता सैकड़ों किलोमीटर की लेजर संकेत और दूरी माप प्राप्त कर सकती है, और सटीकता 1 मीटर या 1 मीटर से भी कम है। इस फाइबर लेज़र से बने लेज़र इंडिकेटर / मेजरमेंट इंस्ट्रूमेंट में स्पंदित लेज़रों पर आधारित अधिकांश वर्तमान लेज़र इंडिकेटर / माप उपकरणों पर कई फायदे हैं, जिनमें बहुत लंबी गतिशील दूरी, बहुत उच्च माप संवेदनशीलता और मानव नेत्र-सुरक्षित, छोटे आकार, हल्के वजन शामिल हैं। स्थिर और दृढ़, स्थापित करने में आसान, आदि।
डॉपलर लिडार: सामान्यतया, सुसंगत रडार प्रणालियों को स्पंदित लेजर प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है, और डॉपलर सेंसिंग के लिए हेटेरोडाइन या होमोडाइन सिग्नल उत्पन्न करने के लिए, इन लेज़रों को एक आवृत्ति पर भी काम करना चाहिए। हालांकि, परंपरागत रूप से, ऐसे लेजर आम तौर पर तीन भागों से बने होते हैं: उप-लेजर, मुख्य लेजर, और जटिल सर्किट नियंत्रण। उनमें से, उप-लेजर एक उच्च-शक्ति स्पंदित लेजर थरथरानवाला है, मुख्य लेजर एक कम-शक्ति लेकिन बहुत स्थिर निरंतर लेजर है, और इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण भाग का उपयोग मुख्य रूप से उप-लेजर के एकल-आवृत्ति दोलन को नियंत्रित करने और बनाए रखने के लिए किया जाता है। . इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह पारंपरिक एकल-आवृत्ति स्पंदित लेजर बहुत भारी है, और स्थायित्व और मजबूती में बड़ी चुनौतियों का सामना करता है, और इसे बढ़ाया नहीं जा सकता क्योंकि इसके लिए संवेदनशील असतत ऑप्टिकल घटकों के लगातार और परेशानी वाले अंशांकन की आवश्यकता होती है। साथ ही, यह मिलान किया जाना चाहिए कि मुख्य लेजर से बीज संकेत आसानी से उप-लेजर में जोड़ा जा सकता है। सिंगल-फ़्रीक्वेंसी, ऑल-फ़ाइबर क्यू-स्विच्ड स्पंदित फाइबर लेजर अल्ट्रा-मजबूत और कॉम्पैक्ट डॉपलर लिडार सिस्टम को संतुष्ट कर सकता है। यह उपन्यास लेजर स्थानीय थरथरानवाला के साथ अकेले काम कर सकता है, इसे पल्स ऑपरेशन के लिए आवृत्ति-लॉक भी किया जा सकता है, और इसे स्थानीय थरथरानवाला के माध्यम से लेजर के इंजेक्शन के लिए बीज स्रोत के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। परावर्तित डॉपलर फ़्रीक्वेंसी शिफ्ट को रेफरेंस लाइट और सिग्नल लाइट के मिश्रण से उत्पन्न फोटोक्रेक्ट की जाँच करके आसानी से पढ़ा जा सकता है। ऑप्टिकल लाइब्रेरी कम्युनिकेशन का निरंतर तरंग फाइबर लेजर आपका आदर्श बीज स्रोत लेजर है। इसमें हमारे सभी फाइबर स्पंदित फाइबर लेजर के साथ उच्च स्तर की संगतता है। सभी ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को एक छोटे और हल्के बॉक्स में एकीकृत किया गया है, जो क्षेत्र के काम के लिए बहुत उपयुक्त है। फाइबर की प्राकृतिक वेवगाइड संरचना के कारण, फाइबर लेजर को ऑप्टिकल संरेखण और समायोजन की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं होती है। उसी समय, जब तक कि जटिल नॉनलाइनियर आवृत्ति रूपांतरण के माध्यम से, वर्तमान क्रिस्टल सॉलिड-स्टेट लेजर आम तौर पर सीधे 1550nm तरंग दैर्ध्य का उत्पादन नहीं कर सकते हैं जो मानव आंख के लिए सुरक्षित है। यह हमारे एर्बियम-डॉप्ड फाइबर लेज़रों को अधिक आकर्षक बनाता है और इस प्रकार लिडार के लिए सबसे अच्छे प्रकाश स्रोतों में से एक बन जाता है।
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