A quoi peut servir la fibre PM ?

(1) Interféromètre

Les applications des fibres PM incluent les télécommunications, la médecine, les capteurs, etc. L'application typique consiste à utiliser des interférences pour la mesure afin de garantir que la lumière se propageant dans le bras de signal et le bras de référence de l'interféromètre est toujours recombinée avec le même état de polarisation, et la fibre optique est utilisée pour assurer l'interférence de phase optique afin d'empêcher l'atténuation du signal. . Si la fibre monomode conventionnelle est utilisée, l'état de polarisation de la lumière se propageant dans chaque bras changera indépendamment avec le temps, entraînant la décroissance du signal reconstruit entre le maximum et zéro lorsque l'état de polarisation relatif des deux formes d'onde change en la plage de 360 ​​degrés.

En résumé, le principe de base du PMF libère sa capacité à être utilisé dans les interféromètres. Ainsi, dans les principaux domaines d'application, il est lié à l'interférométrie.

(2) Gyroscope à fibre optique

Le gyroscope à fibre optique (FOG) est une sorte de capteur interférométrique à fibre optique qui a obtenu un grand succès commercial. Essentiellement, FOG est une sorte de capteur de rotation et de vitesse, qui se compose généralement de trois anneaux de détection de fibre à maintien de polarisation, chaque anneau correspondant au degré de liberté requis (en termes d'avion : roulis, tangage et lacet). La lumière est émise simultanément aux extrémités des fibres (deux extrémités) de chaque anneau de détection et recombinée au niveau du détecteur. Si l'anneau du capteur tourne, il y aura une certaine différence dans la distance parcourue par la lumière dans les deux sens de transmission interne, et le décalage de fréquence Doppler (effet Sagnac) se produira. En conséquence, la phase du faisceau de transmission aller et du faisceau de transmission retour sera différente, et l'interférence sera causée par les deux faisceaux cohérents.

La conception de base du brouillard illustre bien les principaux avantages de l'utilisation de la fibre optique comme élément de détection optique intrinsèque ; La fibre optique a une capacité de guidage et de flexion de la lumière, de sorte qu'elle peut limiter le chemin optique ultra long à un petit volume physique. Ces trajets plus longs amplifient des effets optiques relativement faibles, permettant de réaliser des capteurs de haute précision très compacts. Un anneau de détection de brouillard typique se compose de 200 à 5 000 mètres de fibre à maintien de polarisation, qui dépend des performances de précision requises. Les performances actuelles sont suffisantes pour contester la précision du gyroscope laser (le gyroscope laser est utilisé par les avions Boeing).

D'autre part, la taille du gyroscope diminue. En 1920, la première démonstration des principes de base du brouillard a été réalisée à l'aide d'optiques en espace libre, qui ont été déployées sur une zone de plusieurs kilomètres carrés. En revanche, la même mesure peut désormais être effectuée dans un anneau de détection plus petit que l'embouchure d'une tasse à thé.

(3) Communications cohérentes

Depuis la première technologie de fibre spéciale, la fibre à maintien de polarisation a été utilisée dans le domaine de la communication. Les êtres humains recherchent constamment une bande passante élevée, et le développement de la technologie a entraîné un débit de symboles plus élevé, davantage de canaux parallèles et une technologie de modulation complexe d'ordre élevé. De nos jours, la communication optique cohérente s'est développée en un système très vaste et il existe de nombreuses technologies avancées en matière de modulation, d'émission et de réception cohérente.

La technologie de communication est principalement la transmission et la réception de signaux. Le principe de base de la communication optique cohérente : à l'émetteur. La modulation optique externe est utilisée pour moduler la modulation d'amplitude, la modulation de phase et la modulation de fréquence du signal vers la porteuse optique, et le signal est envoyé via le traitement dorsal. Après avoir atteint l'extrémité de réception, il passe d'abord par un traitement d'égalisation, puis entre dans le mélangeur optique pour se mélanger de manière cohérente avec le signal optique généré par l'oscillateur optique local, et enfin reçoit par le détecteur. Au début des années 1990, avec l'émergence de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium (EDFA) et la combinaison du multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM), une méthode plus efficace a été formée. La solution générale de transmission à large bande passante sans répéteur est progressivement mature. Pour comprendre en détail la communication optique cohérente, nous devons connaître de nombreuses technologies et termes connexes, tels que la démodulation I / Q, la modulation ook, la modulation BPSK, la constellation, etc. la technologie est encore en développement et nous devons apprendre cette partie ensemble.

En tant que technologie spéciale, la communication cohérente est souvent utilisée dans les applications qui doivent traiter une grande quantité de données en temps réel, en particulier dans le déploiement de radars militaires à balayage électronique.

(4) Optique intégrée, IO

La fibre à maintien de polarisation est utilisée dans le traitement du signal du capteur interférométrique et la transmission ou la détection de communication conventionnelle et cohérente. Une autre technologie importante est l'optique intégrée (IO).

L'IO est le plus souvent rencontré dans les modulateurs LiNbO3 utilisés dans les émetteurs de télécommunication. Un modulateur typique consiste en une puce de niobate de lithium dans laquelle des guides d'ondes dopés au dioxyde de titane sont diffusés et des électrodes en or se trouvent des deux côtés. La fibre de queue de PMF peut fournir un état de polarisation stable et s'aligner avec l'axe de biréfringence de la puce. La fonction de l'appareil est basée sur l'effet Pockels. Lorsqu'une tension est appliquée à l'électrode, l'indice de réfraction du substrat change proportionnellement à la tension. Le changement final de la longueur effective du chemin optique peut être utilisé pour générer des interférences. Selon la conception précise du guide d'ondes dopé au TiO2, il peut être manipulé pour fournir une modulation de phase, de fréquence ou d'amplitude, et même commuter la puissance optique entre les canaux.

(5) anémométrie laser Doppler et vélocimétrie

Dans de nombreux cas, la fonction du PMF est de fournir un système de transmission flexible, ce qui rend possible le traitement du signal optique faible. Par exemple, l'anémomètre laser Doppler (LDV) et l'anémomètre laser Doppler (LDV) sont des technologies sans contact pour la mesure de la vitesse. Cette technique est appliquée au flux d'air dans les souffleries et au flux sanguin dans les veines et les artères. La vitesse est déterminée en mesurant le décalage Doppler de la lumière diffusée par le fluide. Afin de mesurer, la lumière polarisée linéairement de la source laser est divisée en deux composantes égales et transmise à la position de mesure à travers deux fibres de maintien de polarisation de même longueur.

A la sortie du PMF, la lentille focalise deux faisceaux sur un petit point du fluide en mouvement. A ce moment, les deux faisceaux convergent pour former des franges d'interférence. De petites particules dans le fluide diffusent la lumière de chaque faisceau à des fréquences Doppler légèrement différentes car elles se déplacent par rapport aux deux directions du faisceau. Une partie de la lumière diffusée sera collectée par la fibre multimode avec un diamètre de cœur plus grand et transmise au photodétecteur. Ici, les deux fréquences sont combinées pour former un battement instantané. La fréquence de battement est liée de manière linéaire à la différence de fréquence Doppler produite par chaque faisceau laser, et la relation linéaire entre la fréquence de battement et la vitesse des particules est déterminée, formant un dispositif de test complet.

(6) Plus d'applications (combinateur de pompe EDFA, schéma de suppression de réflexion, capteur de courant et tomographie par cohérence optique)

· L'utilisation de la fibre à maintien de polarisation peut réaliser la transmission à distance de la lumière polarisée, qui peut être étendue à d'autres applications dans l'ensemble de l'industrie. Avec le développement de l'architecture des systèmes de télécommunication, EDFA est amenée à augmenter continuellement sa puissance de sortie. Dans certaines conceptions, il est réalisé par multiplexage de polarisation de diodes de pompe 980 nm ou 1480 nm. De même, la diode de pompe est enveloppée dans le PMF par la fibre de queue pour réaliser le schéma basé sur la polarisation afin de supprimer la réflexion arrière.

Parmi les capteurs, l'industrie de la détection de courant à effet Faraday s'est progressivement développée. En tant que dispositif de polarisation, le capteur de courant repose sur la transmission d'un état de polarisation stable et connu à la tête du capteur, et est généralement réalisé par une fibre à maintien de polarisation.

En médecine, les patients atteints de maladie coronarienne sont appelés "occlusion totale chronique" (CTO), c'est-à-dire que les vaisseaux sanguins sont complètement bloqués. Les médecins utilisent un cathéter spécial ou un "fil guide" pour le diagnostic, connu sous le nom de technologie OCT. L'origine de la technologie OCT remonte à la réflectométrie optique à faible cohérence (OLCR) dans l'industrie des télécommunications à la fin des années 1980. L'OCT utilise une lumière à faible cohérence (large bande). La fibre de maintien de la polarisation y joue également un rôle important, ce qui permet aux chirurgiens de distinguer la relation entre la paroi vasculaire et l'auto-obstruction par réflexion optique cohérente (OCR), propice à une résection sûre.

La direction d'application de la fibre à maintien de polarisation est de plus en plus étendue. Faites bon usage des avantages de la fibre optique, portée par l'internet des objets, il y aura des applications plus significatives. Comme mentionné dans le chapitre sur la technologie des gyroscopes à fibre optique, la fibre possède à la fois des propriétés de conduction de la lumière et de flexion, ce qui peut limiter le chemin optique ultra long à un petit volume physique et amplifier l'effet optique relativement faible, de manière à créer un très compact haut -capteur de précision.

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