Supercontinuum Generation'daki doğrusal olmayan Etkilerin Etkisi Spectroskop ve İletişim

Supercontinuum Generation'a Giriş

Supercontinuum nesli, 1970'lerde en olağanüstü camlardan biridir ve daha sonra optik fiberler, küçük bant lazer pulları 2000'lerin başlarında, çoklu bilimsel ve endüstriyel alanlara karşı uzanan geniş bir araç haline getirir.Bu fenomen, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte gözlemlenen, gelişmiş iletişim ağları, biyomedikal görüntüleme ve temelsel ışık alanlarının bu tür bir araya gelmesi için gerekli olan temel uygulamalardır.

Supercontinuum Generation'ın Fiziksel Mekanizmaları

Supercontinuum nesli yoğun, ultra kısa bir lazer pulu doğrusal olmayan bir ortama başlatıldığında oluşur - çoğu zaman mikroyapılı veya fotonik kristal fiber. fiberin mühendisi dağıtım profili ve yüksek olmayan bir pompa, erkan olmayan bir pompanın sabit olmayan dağılımını genişletir.

Dispersion Engineering'in Rolü

Dispersion mühendisliği, süpercontinuum üretimini kontrol etmenin anahtarıdır. Photonic kristal fiberler, hava delik lattice ve temel boyutunu ayarlayarak, düzleştirilmiş, kablo dağıtım profiline yakın bir şekilde, güçlü bir anomal dağıtım için çok yönlü bir dağıtım sağlarken, pompalı parametrelerin seçimi - daha uzun süre boyunca, yüksek güç ve merkezi dalgalar - yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.Fortroskopi için, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte olan bir iletişim için daha sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık tercih edilir.

Supercontinuum Generation'da Anahtar Olmayan Etkileri

Birkaç farklı doğrusal etkiler, her biri benzersiz bir fiziksel kökene ve çıkış spektrumuna etkisine katkıda bulunur. onların göreceli önemi pompa koşullarına ve fiber tasarımına bağlıdır.

KendiPhase Modulation (SPM)

Kendi yoğunluk profili, pul spektrumu simetrik olarak genişleten yeni frekans bileşenleri ortaya çıkarır (örneğin Kerraktif bir salınım etkisi). Yoğun naif propagates olarak, kendi yoğunluk profili, fiberin yüksek gücü ve etkili uzunluğu ile yaklaşık olarak genişleyen yeni frekans bileşenleri üretir, SPM genellikle önceki nonlinear süreçlerinde tohumların en etkili olduğu.

Four-Wave Mix (FWM)

Dört dalga karışımı, frekanslarda iki foton bulunduğu bir parametrik süreçtir ve ⁇ 2, ⁇ 3 ve ⁇ 4'te iki yeni foton yaratılmasına izin verir, enerji ve momentum elde etmek için özellikle de FWM, yüksek çözünürlükte yeni dalgalar üretebilir ve frekans geçiş koşullarıyla kullanılabilir.

Stimated Raman Scattering (SRS)

Stimated Raman saçılma, pompa darbesinden daha düşük frekanslı Stokes dalgalarının ortadaki moleküler titreşimlerle etkileşimi ile etkileşimi içerir. Bu etki, spektrumu daha uzun bir süre boyunca değiştirir ve geniş bir Raman cascade yaratabilir.

Soliton Dynamics ve Dispersive Wave Emission

Bu tür bir dağıtım rejiminde, puls optik solitonlar oluşturabilir - bu denge dağılımı ve doğrusal olmayan dalgalar denilen dalga paketlerini daraltabilir (veya aşırı olmayan dalgalar uzun mesafelerde değişmeden ortaya çıkabilir, ancak yüksek rütbeli etkiler (örneğin, Raman kendi kendine bağlı olarak ve üçüncü sıralı bir dağıtım) oluşturmak, çok daha fazla aşırı dalgalı olmayan dalgalar için enerji dökmek için bir salona neden olur.

Spectroskopi Üzerine Etkisi

Süper, sürekli bir süperkontinuum kaynağı spektrumu, yüksek uzaysal koherens ile doğal bir uyum sağlar, yansıma ve floresans spektroskopinin aksine, küçük örnek hacimlerin geleneksel lamba bazlı veya lazer destekli spektroskoplarından farklı olarak, süpercontinuum, yüksek uzaysal koherens ile aynı anda kapsama sağlayabilir, daha hızlı bir şekilde satın alma, sinyal-gösterme oranı ve mikro-spektroskopi oranlarına izin verebilir.

Broadband Abors ve Reflectance Spectroskop

Supercontinuum kaynakları, çoklu dar bant lazerleri veya tonable kaynakları absorbe edilebilir ölçümlerde yerine getirir. Yüksek parlaklık ve kollektif kiriş, uzaktan algılama için doğrudan darbeye izin verir.In reflectance spectroskop, süpercontinuum, bir üniforma beyaz ışık ile örnek oluşturabilir ve tüm dönüşümler boyunca yansıyan yoğunluk bir dizi demetle yakalanır.Bu yapılandırma, mineral tanımlama, gıda kalitesi kontrolü ve farmasötik analizde kullanılır.

Coherent AntiStokes Raman Scattering (CARS) Microscopy

Supercontinuum kaynakları, Coherent Raman mikroscopy'da ilerlemelere olanak sağladı, özellikle CARS, iki senkronize puls (pump ve Stokes) bir Raman rezonansını kullanarak, süpercontinuum geniş bant genişliği, Stok dalgalarını elektronik olarak ayarlamaya izin verir ve modern süperpresyon kaynaklarını ortadan kaldırır.

Optik Coherence Tomography (OCT)

OCT'de, aksiyel karar, 2 μm'nin altında nmk veya 1300 nm'yi aşan bant genişliğine sahiptir - SPM ve FWM gibi yüksek çözünürlükte etkiler için uygundur; süper uzay aracının yüksek uzay aracına katkıda bulunur; yüksek uzaysal koherensiyonun yüksek yoğunlukta sinyal kalitesi de dört nm altında dört eksenli sinyal kalitesini koruyabilir.

Optik İletişim Uygulamaları Uygulamaları

Telekomünikasyon endüstrisi sürekli olarak daha fazla veri aracı arıyor. Wavelong-division multiplexing (WDM) çoklu ⁇ kanalları kullanıyor, ancak mevcut bant genişliği geleneksel erbium-doped fiber amplifikatörü (EDFA) bandı (C-band, ~1530-1565 nm) sınırlı. Supercontinuum kaynakları L-band, S-band, ve ötesinde, dramatik olarak artan veri oranlarına geçiş için bir yol sunuyor.

Wavelong-Division Multixing with Supercontinuum Sources

Tek bir süpercontinuum söndürücü, yüzlerce koherent, karşılıklı koherent taşıyıcısı yüzlerce nanometreyi yayıyor ve sürekli olarak karmaşıklaşan etkileri ile sürekli olarak kontrol edilebilir; her taşıyıcı düşük faz gürültü ve yüksek güçle bağımsız olarak kontrol edilebilir; aşırı derecede yüksek gürültüyü veya pompadan transferleri normal olarak optimize edebilir.

Coherent Tespit ve Signal Processing

Modern optik iletişim sistemleri tutarlı bir algılamaya dayanır, bu da iyi tanımlanmış bir fazla yerel osilatör gerektirir.Eğer süpercontinuum yerel bir osilatör olarak kullanılırsa, tam bant genişliğindeki aynı süpercontinuum hem de yerel oscillator olarak kendi kendine özgü bir sistemdeki gibi gelişmiş sistemlere hizmet edebilir.

Doğru olmayanlar ve Dava Stratejileri

Bu avantajlarına rağmen, iletim sistemlerinde süpercontinuum kaynaklarının kullanımı yeni zorluklar getiriyor. Süreklilik üreten ve gelişmiş fiber tasarımları da bu bozulmaları hafifletebilir ve dört dalgalar arasında karıştırılır, özellikle de sürekli fiberler ve anti-resonantlar ve nonlinearity azaltılırsa, bu da, dağıtımcı bağlantılarla sınırlı olabilir.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Supercontinuum nesli pratik bir teknolojiye olgunlaşmış olsa da, çeşitli engeller spektroskopi ve iletişimde ubiquitous hale gelmeden önce kalır. birincil endişeler gürültü, istikrar ve verimliliktir.

Gürültü ve Coherence

Lineer olmayan kuantum ve teknik gürültünün basitleştirilmesi, algılama hassasiyetini sınırlandırabilir; iletişim için, tüm fiberler üzerinde sinyale uygun olmayan bir miktar terörizm oranı ve achievable bitimi oranını azaltır.Invision approach include a coherent tohum puls with the short-long fibers to minimize noise limits the noise limits the behavior, and operation in the normal distribution regime to maintain high-herence.

Güç işleme ve ısı Etkileri

Yüksek güç süpercontinuum kaynakları (sağlık düzeyinde ortalama güç) ısı yönetimi sorunları ile karşı karşıyadır. Fiber çekirdekte Abhidrasyon ısıtıcı, ⁇ değişimi ve hatta hasarlar için daha büyük ölçekli bir alan fiberler ve kristal veya gaz dolu olmayan fiberlerin kullanımı ölçeklendirmek için araştırılır.

Yeni Malzemeler ve Fiber Tasarımlar

Silica temelli PCF'ler işhorları olmuştur, ancak iletim penceresi yaklaşık 2 μm ile sınırlıdır.In kızılötesi spectroskop (e.g., vihane algılaması 3.3 μm), yumuşak cam elyaflar, floridler veya tellurite, entegre foto-kojenik platformlar ( ⁇ , silikon-seçme) daha düşük hasar eşleri ve daha yüksek kaybı ile düşük güçlendiricileri vaat eder.

Spectrum for specific Applications

Birçok uygulama sadece geniş bir spektrum gerektirmez, ancak belirli bir ⁇ şekli - hedeflenmiş şekillerin bastırılması ile bazı gruplar üzerinde şişirme, narped puls, name formları veya çift ekran konfigürasyonları kullanarak, araştırmacılar bu ihtiyaçları karşılamak için süpercontinuum şekillendirebilirler. Makine öğrenme algoritmaları son zamanlarda hedeflenmiş ⁇ şekilleri için pompa ve fiber parametreleri optimize etmek için kullanılmıştır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Lineer olmayan etkiler süpercontinuum neslinin arkasındaki motordur, ultra-broadband ışık kaynaklarının oluşturulmasına izin verir ve bu kaynaklar SPM, FWM, Raman saçılması ve solitonlar, mühendisler ve şimdi daha önce hiç olmayan bir şekilde kontrol sağlar, aynı zamanda spektroskopi ve güçle ilgili olarak, çok sayıdaki yüksek çözünürlükte analizlere izin verir.

Daha fazla okuma için, Supercontinuum nesilleri üzerinde ayrıntılı inceleme bakınız fotonik kristal elyaflar tarafından Dudley ve al. inurFLT:0)Doğa Fotonikler) tarafından yayınlanan ve SCULLT'nin genel bakışı (örneğin, Li:5)