फाइबर ऑप्टिक ब्रिलोइन स्कैटरिंग-आईएनएनओ क्या है

ब्रिलोइन प्रकीर्णन χ के कारण होने वाला एक प्रभाव है (3) माध्यम की गैर-रैखिकता, विशेष रूप से फोनन से जुड़ा अरेखीय भाग. आपतित फोटॉनों को कम ऊर्जा वाले बिखरे हुए फोटॉनों में परिवर्तित किया जा सकता है (आमतौर पर पीछे की दिशा में प्रचारित होता है) और फ़ोनन. ऑप्टिकल क्षेत्र और फोनन का युग्मन इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन के माध्यम से होता है. फोनन क्षेत्र कम ऑप्टिकल शक्ति पर भी अनायास उभर सकता है और फिर उत्पन्न गर्मी को प्रतिबिंबित कर सकता है. उच्च ऑप्टिकल फ़ॉसी के लिए, एक उत्तेजना प्रभाव उत्पन्न हो सकता है जिसमें प्रकाश क्षेत्र में फोनन की संख्या में उल्लेखनीय वृद्धि होती है. माध्यम में किरण की कुछ सीमा शक्ति से ऊपर, उत्तेजित ब्रिलोइन प्रकीर्णन घटना किरण की अधिकांश शक्ति को प्रतिबिंबित कर सकता है. इस प्रक्रिया में पीछे की ओर परावर्तित तरंग का एक मजबूत गैर-रेखीय ऑप्टिकल लाभ शामिल है: प्रारंभ में कमजोर रूप से पीछे की ओर फैलने वाली तरंग को उचित ऑप्टिकल आवृत्ति पर दृढ़ता से बढ़ाया जा सकता है. यहाँ, दो बैक-प्रोपेगेटिंग तरंगें एक यात्रा अपवर्तक सूचकांक झंझरी उत्पन्न करती हैं; परावर्तित शक्ति जितनी अधिक होगी, अपवर्तक सूचकांक झंझरी जितनी मजबूत होगी और प्रभावी परावर्तन उतना ही अधिक होगा.

परावर्तित किरण की आवृत्ति आपतित किरण की आवृत्ति से थोड़ी कम होती है; आवृत्ति अंतर ν 乙 उत्सर्जित फोनन की आवृत्ति से मेल खाता है. तथाकथित ब्रिलोइन आवृत्ति बदलाव चरण मिलान आवश्यकता द्वारा निर्धारित किया जाता है. शुद्ध रिवर्स ब्रिलोइन स्कैटरिंग के लिए, ब्रिलोइन शिफ्ट की गणना अपवर्तक सूचकांक n से की जा सकती है, ध्वनि की गति v a और निर्वात तरंगदैर्घ्य λ

(फाइबर में ब्रिलोइन बिखरने के लिए, प्रभावी अपवर्तक सूचकांक का उपयोग किया जाना चाहिए।)

ऑप्टिकल फाइबर में, ब्रिलोइन का प्रकीर्णन मूलतः विपरीत दिशा में ही होता है. फिर भी, ध्वनिक वेवगाइड के कारण आगे ब्रिलोइन का प्रकीर्णन भी कमजोर हो सकता है.

ब्रिलोइन आवृत्ति बदलाव सामग्री संरचना और कुछ हद तक माध्यम के तापमान और दबाव पर निर्भर करता है. इस निर्भरता का उपयोग किया जाता है फाइबर ऑप्टिक सेंसर.

उत्तेजित ब्रिलोइन प्रकीर्णन का एक अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोग ऑप्टिकल चरण संयुग्मन है. उदाहरण के लिए, उच्च-शक्ति क्यू-स्विच्ड लेजर के लिए चरण-संयुग्मित दर्पण मौजूद हैं, जो लेजर क्रिस्टल में आगे और पीछे की दिशाओं में होने वाले थर्मल विपथन की भरपाई करना संभव बनाता है.

ऑप्टिकल फाइबर में ब्रिलोइन का प्रकीर्णन

उत्तेजित ब्रिलोइन प्रकीर्णन (एसबीएस) अक्सर नैरोबैंड ऑप्टिकल सिग्नल का सामना करना पड़ता है (जैसे, एकल-आवृत्ति लेजर से) फाइबर एम्पलीफायरों में प्रवर्धित किया जाता है या केवल निष्क्रिय फाइबर के माध्यम से प्रचारित किया जाता है. यद्यपि सामग्री की गैर-रैखिकता, जैसे, सिलिका वास्तव में बहुत अधिक नहीं है, आम तौर पर छोटा प्रभावी मोड क्षेत्र और लंबी प्रसार लंबाई गैर-रेखीय प्रभाव में दृढ़ता से योगदान करती है.

आकृति 1 दिखाता है कि जब एक मोनोक्रोमैटिक प्रकाश तरंग को एक में इंजेक्ट किया जाता है तो क्या होता है 10 मी लंबा फाइबर. प्रति-प्रचारित ब्रिलोइन-शिफ्टेड तरंग बहुत कम ऑप्टिकल शक्ति के साथ क्वांटम वृद्धि के साथ शुरू होती है, लेकिन तेजी से बढ़ता है. फिर भी, यह अभी भी उससे काफी कम है 1 इनपुट शक्ति का W.

आकृति 1: पम्प शक्ति (बाएँ से दाएँ प्रसार, लाल वक्र) और ब्रिलोइन सिग्नल शक्ति प्राप्त की (दाएं से बाएं, नारंगी वक्र) में एक 10 मी लंबा फाइबर. पंप इनपुट पावर है 1 डब्ल्यू.

की थोड़ी बढ़ी हुई पंप शक्ति के लिए 1.8 डब्ल्यू, ब्रिलोइन लाभ (डीबी में) लगभग दोगुना हो जाता है और ब्रिलोइन लहर मजबूत हो जाती है.

आकृति 2: चित्र के समान 1, लेकिन इसके साथ 1.8 डब्ल्यू पंप पावर.

पंप की शक्ति को और अधिक बढ़ाने के लिए, ब्रिलोइन तरंग की शक्ति पंप शक्ति के तुलनीय हो जाएगी. इस मामले में, बड़ी मात्रा में पंप की कमी हो जाती है. उच्च एसबीएस लाभ के लिए, इससे स्थिर स्थिति नहीं बल्कि सत्ता में अराजक उतार-चढ़ाव होता है.

यदि फ़ाइबर कई किलोमीटर लंबा है, मिलीवाट शक्ति महत्वपूर्ण ब्रिलोइन प्रकीर्णन के लिए पर्याप्त है. फिर भी, फिर प्रसार हानियों पर विचार किया जाना चाहिए, जो ऐसी फाइबर लंबाई के लिए पर्याप्त हैं. यह पंप तरंग और ब्रिलोइन तरंग दोनों को प्रभावित करता है.

क्वार्ट्ज फाइबर के लिए, ब्रिलोइन आवृत्ति बदलाव के बारे में है 10-20 गीगाहर्ट्ज़ और ब्रिलोइन लाभ की आंतरिक बैंडविड्थ आम तौर पर होती है 50-100 मेगाहर्टज, मजबूत ध्वनिक अवशोषण पर निर्भर करता है (के बारे में लघु फोनन जीवनकाल 10) एन एस). फिर भी, विभिन्न प्रभावों के कारण ब्रिलोइन गेन स्पेक्ट्रम को "स्मीयर" किया जा सकता है, जैसे कि ध्वनिक चरण वेग की पार्श्व विविधताएँ [14, 19] या अनुदैर्ध्य तापमान भिन्नता. नतीजतन, शिखर लाभ में काफी कमी आ सकती है, उच्च एसबीएस सीमा की ओर अग्रसर.

नैरोबैंड निरंतर-तरंग प्रकाश के लिए फाइबर ब्रिलोइन थ्रेशोल्ड आमतौर पर के क्रम पर ब्रिलोइन लाभ से मेल खाता है 90 डीबी. (सक्रिय फाइबर में अतिरिक्त लेजर लाभ के साथ, सीमा और भी कम हो सकती है.) अल्ट्राशॉर्ट दालों की एक श्रृंखला के लिए, एसबीएस सीमा चरम शक्ति से निर्धारित नहीं होती है, लेकिन शक्ति वर्णक्रमीय घनत्व द्वारा, जैसा कि स्पॉटलाइट लेख में वर्णित है.

एसबीएस ऑप्टिकल फाइबर में नैरोबैंड ऑप्टिकल सिग्नल के प्रवर्धन और निष्क्रिय प्रसार के लिए सबसे कठोर शक्ति सीमाएं पेश करता है. ब्रिलोइन सीमा को बढ़ाने के लिए, कोई प्रकाश की बैंडविड्थ को ब्रिलोइन गेन बैंडविड्थ से आगे बढ़ा सकता है, फाइबर की लंबाई कम करें, थोड़े अलग ब्रिलोइन विस्थापन के साथ फाइबर को कनेक्ट करें, नहीं तो (उच्च-शक्ति सक्रिय फाइबर ऑप्टिक उपकरणों में) अनुदैर्ध्य रूप से अलग-अलग तापमान का उपयोग करें [21]. निर्देशित प्रकाश और ध्वनिक तरंगों के ओवरलैप को कम करने का भी प्रयास किया गया है, या ध्वनिक तरंगों के महत्वपूर्ण प्रसार हानि का परिचय देना. डोपिंग एकाग्रता जैसे एसबीएस मुद्दे, बुनियादी एम्पलीफायर डिज़ाइन संशोधनों द्वारा प्रभावी मोड क्षेत्र और पंप प्रसार दिशा को कुछ हद तक कम किया जा सकता है.

वहीं दूसरी ओर, ब्रिलोइन गेन का उपयोग ब्रिलोइन फाइबर लेजर को संचालित करने के लिए किया जा सकता है . ऐसे उपकरण आमतौर पर फाइबर रिंग लेजर के रूप में बनाए जाते हैं. कम गुंजयमान यंत्र हानि के कारण उनमें अपेक्षाकृत कम पंपिंग थ्रेशोल्ड और बहुत छोटी लाइनविड्थ हो सकती हैं.

ब्रिलोइन शिफ्ट की तापमान निर्भरता का उपयोग तापमान और दबाव संवेदन के लिए किया जा सकता है.