Зошто системите со оптички влакна со голема моќност се посклони кон нелинеарни ефекти?

Зошто сесистеми со оптички влакна со висока моќностповеќе склони кон нелинеарни ефекти?

In системи со оптички влакна, многу проблеми речиси никогаш не се јавуваат во услови на мала моќност, но кога моќноста се зголемува, тие одеднаш стануваат очигледни или дури и надвор од контрола, како што се спектрално проширување, нестабилност на моќноста, нарушување на сигналот и намалена ефикасност на системот. Овие феномени често се припишуваат на клучен збор: нелинеарни ефекти. Па прашањето е: зошто откако ќе влезат во состојба на висока моќност, системите со оптички влакна се повеќе склони кон нелинеарни проблеми?
1. Основните причини за нелинеарни ефекти
Материјалите од оптички влакна (кварц) самите имаат нелинеарни карактеристики, главно манифестирани како индекс на прекршување што се менува со интензитетот на светлината (Керов ефект). При мала моќност, овој ефект е исклучително слаб и занемарлив; но кога моќноста се зголемува, интензитетот на светлината се зголемува и нелинеарниот ефект е значително подобрен.
2, Клучни фактори за засилување на нелинеарните ефекти под голема моќност
Екстремно висок интензитет на светлина: Површината на модното поле на оптичките влакна е многу мала (обично десетици μ m²), и дури и ако вкупната моќност не е висока, интензитетот на светлината е веќе многу висок. Нелинеарните ефекти се директно поврзани со интензитетот на светлината (наместо со вкупната моќност), и како што се зголемува моќноста, интензитетот на светлината брзо се зголемува, а нелинеарните ефекти се зголемуваат соодветно.
Долга работна должина: Светлината во оптичките влакна може да се шири од неколку метри до неколку километри, а нелинеарните ефекти продолжуваат да се акумулираат во текот на целиот процес на ширење, што на крајот има значително влијание. Интензитетот на нелинеарните ефекти може да се разбере како пропорционален на интензитетот на светлината помножен со должината на ширење.
3, Типични нелинеарни ефекти и нивните манифестации
Самофазна модулација (SPM): Промените во интензитетот на светлината предизвикуваат промени во индексот на прекршување, што резултира со фазни промени и спектрално проширување, што се манифестира како проширување на пулсот и спектрално проширување.
Стимулирано Брилуеново расејување (SBS): Лесно се активира под услови на тесна ширина на линијата и висока моќност, со јасен праг што може да генерира обратно расејување, да ја ограничи пренесената моќност и да предизвика ненадејни падови или нестабилност во излезот на системот.
Стимулирано Раманово расејување (SRS): Се појавува кај влакна со поголема моќност или подолги влакна, карактеризирано со пренос на енергија кон подолги бранови должини и промени во спектралната структура.
4, Причината зошто проблемот не се појавува при мала моќност
Нелинеарните ефекти имаат праговни карактеристики и карактеристики на нелинеарен раст. Ефектот е исклучително слаб и тешко се акумулира при мала моќност; откако моќноста ќе го надмине прагот, ефектот брзо ќе се зголеми и одеднаш ќе се појави, што го објаснува феноменот на „проблеми што се појавуваат одеднаш штом моќноста се зголеми“ во инженерството.
5, Основни контрадикции и стратегии за справување во инженерството
Системите со голема моќност треба да ги потиснат нелинеарните ефекти, а воедно да ја зголемат моќноста. Вообичаените инженерски методи вклучуваат:
Зголемување на површината на полето на режимот за намалување на интензитетот на светлината
Скратете го ефективното времетраење на дејството
Зголемете ја ширината на линијата за да го потиснете SBS
Оптимизирајте ја системската архитектура
Основната идеја е да се намали интензитетот на светлината по единица волумен или да се минимизираат нелинеарните кумулативни ефекти.
Заклучок
Висока моќностоптички влакнаСистемите се посклони кон нелинеарни ефекти, а основната причина е што високиот интензитет на светлина и долгото работно растојание во влакното ги засилуваат нелинеарните карактеристики на материјалот. Нелинеарните ефекти се акумулираат со моќност и должина и брзо се манифестираат по надминување на прагот. Затоа, контролирањето на интензитетот на светлината и ефективната должина во дизајнот на системот е клучно за потиснување на нелинеарноста.