Para que serve a fibra PM?

(1) Interferômetro

As aplicações de fibras PM incluem telecomunicações, medicina, sensor e assim por diante. A aplicação típica é usar interferência para medição para garantir que a luz que se propaga no braço de sinal e no braço de referência do interferômetro seja sempre recombinada com o mesmo estado de polarização e a fibra óptica seja usada para garantir a interferência da fase óptica para evitar a atenuação do sinal . Se a fibra monomodo convencional for usada, o estado de polarização da luz que se propaga em cada braço mudará independentemente com o tempo, resultando na queda do sinal reconstruído entre o máximo e zero quando o estado de polarização relativo das duas formas de onda mudar em o alcance de 360 ​​graus.

Em resumo, o princípio básico do PMF libera sua capacidade de ser usado em interferômetros. Portanto, nos principais campos de aplicação, está relacionado à interferometria.

(2) Giroscópio de fibra óptica

O giroscópio de fibra óptica (FOG) é um tipo de sensor interferométrico de fibra óptica que obteve grande sucesso comercial. Em essência, o FOG é um tipo de sensor de rotação e velocidade, que geralmente consiste em três anéis de detecção de fibra de manutenção de polarização, cada anel correspondendo ao grau de liberdade necessário (em termos de aeronaves: roll, pitch e yaw). A luz é emitida simultaneamente para as extremidades da fibra (duas extremidades) de cada anel sensor e recombinada no detector. Se o anel do sensor girar, haverá uma certa diferença na distância percorrida pela luz nas duas direções de transmissão interna e ocorrerá o deslocamento da frequência Doppler (efeito Sagnac). Como resultado, a fase do feixe de transmissão direto e do feixe de transmissão reverso será diferente, e a interferência será causada pelos dois feixes coerentes.

O projeto básico do nevoeiro ilustra apropriadamente as principais vantagens do uso de fibra óptica como elemento sensor óptico intrínseco; a fibra óptica tem guiamento de luz e capacidade de flexão, de modo que pode limitar o caminho óptico ultra longo a um pequeno volume físico. Esses comprimentos de caminho mais longos amplificam efeitos ópticos relativamente fracos, tornando possível fazer sensores de alta precisão muito compactos. Um anel sensor de névoa típico consiste em 200 a 5000 metros de polarização mantendo a fibra, que depende do desempenho de precisão necessário. O desempenho atual é suficiente para desafiar a precisão do giroscópio a laser (o giroscópio a laser é usado por aeronaves Boeing).

Por outro lado, o tamanho do giroscópio está diminuindo. Em 1920, a primeira demonstração dos princípios básicos do nevoeiro foi realizada usando a ótica do espaço livre, que foi implantada em uma área de vários quilômetros quadrados. Em contraste, a mesma medição agora pode ser feita em um anel sensor menor que a boca de uma xícara de chá.

(3) Comunicações Coerentes

Desde a mais antiga tecnologia de fibra especial, a fibra de manutenção de polarização tem sido usada no campo da comunicação. Os seres humanos estão constantemente buscando alta largura de banda, e o desenvolvimento da tecnologia impulsionou taxas de símbolos mais altas, mais canais paralelos e tecnologia de modulação complexa de alta ordem. Hoje em dia, a comunicação óptica coerente se desenvolveu em um sistema muito grande e existem muitas tecnologias avançadas em modulação, emissão e recepção coerente.

A tecnologia de comunicação é principalmente transmissão e recepção de sinais. O princípio básico da comunicação óptica coerente: no transmissor. A modulação óptica externa é usada para modular a modulação de amplitude, modulação de fase e modulação de frequência do sinal para a portadora óptica, e o sinal é enviado através do processamento de back-end. Depois de atingir a extremidade receptora, ele primeiro passa pelo processamento de equalização, depois entra no misturador óptico para misturar de forma coerente com o sinal óptico gerado pelo oscilador óptico local e, finalmente, recebe pelo detector. No início da década de 1990, com o surgimento do amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA) e a combinação da multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM), formou-se um método mais eficaz. A solução geral de transmissão de alta largura de banda sem repetidor está gradualmente amadurecendo. Para entender a comunicação óptica coerente em detalhes, precisamos conhecer muitas tecnologias e termos relacionados, como demodulação I/Q, modulação ook, modulação BPSK, constelação, etc. a tecnologia ainda está em desenvolvimento e precisamos aprender esta parte junto.

Como uma tecnologia especial, a comunicação coerente é frequentemente usada em aplicações que precisam processar uma grande quantidade de dados em tempo real, especialmente na implantação de radares Phased Array militares.

(4) Óptica Integrada, IO

A fibra de manutenção de polarização é usada no processamento de sinal do sensor interferométrico e na transmissão ou detecção de comunicação convencional e coerente. Outra tecnologia importante é a óptica integrada (IO).

IO é encontrado com mais frequência em moduladores LiNbO3 usados ​​em transmissores de telecomunicações. Um modulador típico consiste em um chip de niobato de lítio no qual os guias de onda dopados com dióxido de titânio são difundidos e os eletrodos de ouro estão em ambos os lados. A fibra da cauda do PMF pode fornecer estado de polarização estável e alinhar com o eixo de birrefringência do chip. A função do dispositivo é baseada no efeito Pockels. Quando uma voltagem é aplicada ao eletrodo, o índice de refração do substrato muda proporcionalmente à voltagem. A alteração final do comprimento do caminho óptico efetivo pode ser usada para gerar interferência. De acordo com o design preciso do guia de onda dopado com TiO2, ele pode ser manipulado para fornecer modulação de fase, frequência ou amplitude e até mesmo alternar a potência óptica entre os canais.

(5) Anemometria Doppler a Laser e Velocimetria

Em muitos casos, a função do PMF é fornecer um sistema de transmissão flexível, o que torna possível o processamento de sinais ópticos fracos. Por exemplo, o anemômetro laser Doppler (LDV) e o anemômetro laser Doppler (LDV) são tecnologias sem contato para medição de velocidade. Esta técnica é aplicada ao fluxo de ar em túneis de vento e ao fluxo de sangue em veias e artérias. A velocidade é determinada pela medição do deslocamento Doppler da luz espalhada pelo fluido. Para medir, a luz polarizada linearmente da fonte laser é dividida em dois componentes iguais e transmitida para a posição de medição através de duas polarizações mantendo as fibras com o mesmo comprimento.

Na saída do PMF, a lente focaliza dois feixes em um pequeno ponto no fluido em movimento. Neste momento, os dois feixes convergem para formar franjas de interferência. Pequenas partículas no fluido espalham a luz de cada feixe em frequências Doppler ligeiramente diferentes porque elas se movem em relação às duas direções do feixe. Parte da luz espalhada será coletada pela fibra multimodo com maior diâmetro de núcleo e transmitida ao fotodetector. Aqui, as duas frequências são combinadas para formar uma batida instantânea. A frequência do batimento é linearmente relacionada à diferença de frequência Doppler produzida por cada feixe de laser, e a relação linear entre a frequência do batimento e a velocidade da partícula é determinada, formando um dispositivo de teste completo.

(6) Mais aplicações (combinador de bomba EDFA, esquema de supressão de reflexão, sensor de corrente e tomografia de coerência óptica)

· O uso de fibra de manutenção de polarização pode realizar a transmissão remota de luz polarizada, que pode ser estendida a outras aplicações em toda a indústria. Com o desenvolvimento da arquitetura do sistema de telecomunicações, a EDFA precisa aumentar continuamente sua potência de saída. Em alguns projetos, é realizado por multiplexação de polarização de diodos de bomba de 980 nm ou 1480 nm. Da mesma forma, o diodo da bomba é envolvido no PMF pela fibra de cauda para realizar o esquema baseado em polarização para suprimir a reflexão traseira.

Entre os sensores, a indústria de detecção de corrente de efeito Faraday se desenvolveu gradualmente. Como um dispositivo de polarização, o sensor de corrente depende da transmissão de um estado de polarização estável e conhecido para a cabeça do sensor e geralmente é realizado pela polarização mantendo a fibra.

Na medicina, os pacientes com doença cardíaca coronária são chamados de "oclusão total crônica" (CTO), ou seja, os vasos sanguíneos são completamente bloqueados. Os médicos estão usando um cateter especial ou "fio-guia" para o diagnóstico, conhecido como tecnologia OCT. A origem da tecnologia OCT pode ser rastreada até a reflectometria óptica de baixa coerência (OLCR) na indústria de telecomunicações no final dos anos 80. A OCT usa luz de baixa coerência (banda larga). A fibra de manutenção da polarização também desempenha um papel importante nela, o que permite aos cirurgiões distinguir a relação entre a parede vascular e a auto-obstrução por reflexão óptica coerente (OCR), que é propícia à ressecção segura.

A direção de aplicação da polarização mantendo a fibra é cada vez mais extensa. Aproveitando as vantagens da fibra ótica, impulsionada pela Internet das coisas, haverá aplicações mais significativas. Conforme mencionado no capítulo da tecnologia de giroscópio de fibra óptica, a fibra possui propriedades de condução e flexão de luz, que podem limitar o caminho óptico ultra longo a um pequeno volume físico e amplificar o efeito óptico relativamente fraco, de modo a criar um alto e compacto -sensor de precisão.

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