مصدر ستوك / yuyanga
الكاتب | J.Z.
في الآونة الأخيرة، وهما NIST العلماء وتارا فورتييه وإستر بومان والتي الطبيعة "الاتصالات الفيزياء" مبدأ تقنية التردد البصرية مشط، والتكنولوجيا، وتطبيقات واتجاهات المستقبل لمناقشة شاملة.
[ انقر هنا لعرض النص الأصلي ]
01 الخلفية التاريخية
المشط تردد البصرية ولدت في السعي لتحقيق أكثر دقة في الوقت المحدد المرجعية وعالية الدقة تكنولوجيا القياس على أساس . ويعرف الوحدة القياسية الدولية من الوقت على أساس الميكروويف السيزيوم ساعة ذرية. ويعرف السيزيوم بين البلدين فائق الدقة التحولات مستوى الطاقة الإشعاع 9192631770 الصدمة الثانية لمدة 1 ثانية. مقارنة ساعة ذرية الميكروويف، يتوافق مع تردد البصري للانتقال الذري كما دقة الميكروويف ساعة ذرية أعلى من 100 أضعاف قاعدة الوقت.
ونظرا لاختلاف كبير بين نطاق الترددات الضوئية والفرقة الميكروويف، وفقا للطريقة التقليدية يتطلب متعددة المراحل مذبذب صلة الفرقة البصرية كبير من تردد ساعة السيزيوم من الفرقة البصرية لتحقيق قياس دقيق. واستنادا إلى وقوع الليزر تردد بصري مشط غير الساحلية الوضع بحيث لا نظام واحد يمكن أن تتراكم بسرعة وتحويل سهل بين نطاقات التردد البصرية والموجات الدقيقة نطاق التردد، بحيث الميكروويف الذرية إشارة ساعة توقيت وتم الحصول عليها من بصري مباشرة.
بسبب تنطوي عمليته توليد التأثيرات البصرية اللاخطية، ومشط التردد الضوئي يمكن زيادة توسيع نطاقها لأطوال موجية مختلفة أخرى، يمكن تغطية طيفية تتراوح من قرب الأشعة تحت الحمراء لفوق البنفسجي فوق. وبالتالي تمديد تردد مشط البصرية تطبيقها على العديد من المجالات المختلفة، مثل نبضة الثاني يتم إنشاؤها على أساس التشكيلات الجزيئية للكشف عن الغاز وقياس المسافة بدقة، وتصحيح التحليل الطيفي الجزيئي، الاتصالات البصرية وقياس المسافة بدقة أيضا.
المبدأ الأساسي لمشط التردد الضوئي 02
المشط تردد بصري يمكن أن تفهم على أنها مجرد تردد ومرحلة مستقرة غير الساحلية وضع الليزر. ليزر وضع تخوض الليزر يولد قطار نبض الدوري. يمكن ان تكون ممثلة نبضات الليزر دورية في المجال الزمني لتحويل الحيز الترددي كما تضم الطيف الترددي على فترات متساوية. القوة الشاملة من الطيف دفعة من ثاني تعديل المغلف الليزر. وهكذا معكوس مجال التردد الذي يشبه إلى حاكم البصرية، يساوي الحد الأدنى للنطاق FREP غير الساحلية وضع التكرار ليزر تردد (دورة. F0 فرق معين بين الحاكم وأصل التردد صفر. والفرق بينه وبين نبضة ليزر وناقلات حزمة لتحديد بشكل مباشر على مرحلة النسبية بين الظرف وبالتالي، يمكن التعبير عن وصف بسيط للتردد البصري كما VN N تردد frep F0 تردد التكرار ومجموع ما يلي:
المعايير الفعلية ليزر غير الساحلية الوضع بسبب الضجيج الخارجي والتدخل الليزر السلطة نفسها هي فترة من عدم الاستقرار وعوامل أخرى في التغيير. بواسطة المتوسطة سلبي التشتت داخل الليزر طول تجويف ويمكن أن يستقر تعديل ردود الفعل وF0 frep للحصول مستقر البصرية مشط التردد. حيث قياس frep القيام به بسهولة نسبيا مباشرة من قبل الجهاز الضوئية، يتم قياس مباشرة F0 حتى تكنولوجيا الألياف يكفي من supercontinuum الطيفية توسيع عملية تمكن من تحقيق مضاعف.
المبدأ الأساسي للمشط التردد الضوئي من FIG 1
03 تطبيقات مختلفة من مصدر مشط التردد الضوئي
تردد بصري مصدر مشط هناك فئتين رئيسيتين: أولا، على أساس مشط التردد الضوئي تحقيق الليزر غير الساحلية الوضع، والثانية تقوم على التصغير ورقاقة المستوى الترددات الضوئية لتحقيق ميكروريسوناتور مشط تكنولوجيا ليزر أشباه الموصلات.
3.1 مقفل وضع ليزر تردد الضوئية القائمة على مشط
الترددات البصرية التقليدية التي تردد استقرت غير الساحلية وضع مشط ليزر تم الحصول عليها اعتمادا سائل الإعلام مكاسب التي يستخدمونها، وينقسم النظام إلى القائم الكريستال تردد بصري مشط الصلب والألياف البصرية واستنادا الى اثنين من أمشاط التردد. هذين النوعين من الأنظمة التقليدية يمكن أن تغطي مجموعة والطول الموجي من 400 نانومتر إلى 4 م. حيث وتجاريا أنجح تردد بصري مشط من وتيرة مشط البصرية على أساس أنظمة الألياف مخدر الإربيوم. للفرقة متطرفة أخرى تردد بصري المشط، على سبيل المثال، من الأشعة تحت الحمراء لمنطقة تيراهيرتز، لتحقيق تستند عموما مذبذب حدودي البصرية غير الخطية العمليات البصرية أو طريقة الفرق تردد، وسيلة لإنتاج مثل هذا مشط التردد البصري يمكن أن تصل إلى 27 ميكرون الطول الموجي . توليد الموجة التوافقية أقصر من 400nm عن الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة، تردد بصري مشط ولدت في المقام الأول من خلال تعزيز تجويف الليزر مع وجود أثر نبض غاز خامل، ويجوز تمديد هذه التقنية إلى التردد مشط بصري 11 نانومتر. وتركز مستقبل يقوم تردد بصري مشط غير الساحلية وضع الليزر على تحقيق الأداء العالي مع الحد من حجم ووزن نظام الطاقة.
3.2 التصغير ورقاقة المستوى البصري مشط التردد
هذا هو مشط التردد الضوئي التي تم إنشاؤها بواسطة رأسية ليزر أشباه الموصلات تجويف وتخوض وضع الكم سلسلة ليزر مقرها تردد بصري مشط النظام التمثيلي ليزر أشباه الموصلات. وبناء على بصري تردد مشط نظام ميكروريسوناتور تجويف فمن خلال عملية البصرية اللاخطية أربع موجة خلط سيكون التردد واحد ضوء مضخة توسيع مشط التردد الضوئي. هذين النوعين من النظام في الوقت الراهن الأمل الوحيد الحقيقي لتحقيق التكامل على مستوى رقاقة تقنية التردد مشط البصرية، لكنها ليست ناضجة بعد التكنولوجيا لا يزال يواجه العديد من التحديات، لا يزال في مزيد من التطوير. الاتجاه الرئيسي للتنمية مستقبلها وتحقيق مزيد من التكامل ليزر اشباه الموصلات والدليل الموجي البصري لتطوير عالية الأداء وسهلة لياوا من الدرجة تصنيع على نطاق واسع من المنتجات لتلبية الاحتياجات الفعلية. بالإضافة إلى ذلك، تردد الليزر على أساس مرحلة التشكيل وعلى الكهربائية الضوئية تردد مشط supercontinuum لدت تردد بصري مشط واحد نوعان من التصغير هام من مصدر مشط التردد الضوئي.
FIG 2 تردد بصري اتجاه التنمية مصدر مشط في السنوات الأخيرة
تطبيق تردد بصري مشط 04
تطبيق مشط التردد الضوئي يمكن تقسيمها إلى فئتين:
ويستند هذا النوع الأول من تطبيق قياس عالية الدقة ، يحتاج مشط التردد الضوئي من المتطلبات التقنية الأكثر تطلبا، عموما ينبغي القيام به من قبل ساعة ذرية كمرجع الانتهاء أساسا في المختبر. في تطبيقات مثل قياس التردد المطلق للمشط التردد الضوئي يمكن استخدامها لقياس بصري الذري تردد الانتقالية. تقدم بذلك التكنولوجيا النووية البصرية بالفعل دقة أعلى تردد / الوقت من الساعات الذرية الميكروويف التقليدي. والميكروويف التقليدي الساعات الذرية تطوير منصة دخلت مرحلة من الصعب أن يكون لها نجاح كبير، ولكن على أساس البصرية تردد مشط التكنولوجيا النووية البصرية لا يزال لديه غرفة كبيرة للتحسن. بالإضافة إلى ذلك، مشط التردد الضوئي من خلال مقارنة ومزامنة ساعة البصرية في مجالات مختلفة للمساعدة في إنشاء تزامن ساعة الشبكة البصرية العالمي وتساعد على الأحداث المادية في أجزاء مختلفة من الزمن، والتي سوف تساعد على قياسات كاملة عالية الدقة. من التطبيقات الأخرى، ويمكن أيضا المشط تردد البصري أن تستخدم لإنتاج منخفضة الضوضاء الطيف تردد الموجات الدقيقة وتصحيح الصورة الفلكية وما شابه ذلك.
الطبقة الثانية من التطبيقات تطبيق تجاري في المقام الأول وتتطلب هذه التطبيقات متانة الرئيسية أعلى للتغيرات البيئية، وللاستقرار مشط التردد الضوئي خفضت متطلبات الدقة. المشط تردد البصرية، على سبيل المثال، تطبيق لمجموعة الرادار الضوئي، وهو ما هو أبعد من قرار تتراوح من مصادر الضوء التقليدية، ومتوسط الوقت من 60 مللي ثانية وصلت 10 دقة نانومتر. العيب هو أن الأنظمة مشط التردد الضوئي الحالية معقدة ومكلفة نسبيا، ركز البحث على التطبيقات التجارية على دفع عجلة التنمية من الاسعار المنخفضة بسيطة مصغرة النظام مشط التردد الضوئي. وعلاوة على ذلك، منذ خصائص تردد مشط واسع الطيف الضوئي والتماسك مكانية عالية ودقة عالية التردد، وهو نظام تطبيقات التحليل الطيفي مشط مزدوج يستند أيضا حققت نجاحا كبيرا.
الشكل (3) تطبيقات ثنائية البؤرة تتراوح مشط
05 التردد البصرية مشط المستقبل
تردد بصري تطوير مشط المستقبل أساسا في المجالات التالية:
أولا، تطوير البصرية تردد مشط مدار الساعة الضوئية المحمولة المتكاملة. وهذا مشط التردد الضوئي تساعد على إنشاء مرجع زمني عالمية جديدة. وبناء على هذا التحويل تردد بصري بين الوقت ومشط تردد من شأنها تسهيل الوصول إلى قارات الجيود قياس الدقة، وبالتالي تسهيل البحث الفيزياء الأساسية.
ثانيا، تطوير تردد بصري مشط الناقل الفضائية. وعملية في الحيز الترددي البصري المشط يساعد على تحسين دقة أنظمة تحديد المواقع العالمية وتعزيز الطيفي في الغلاف الجوي. في نفس الوقت استنادا إلى الفضاء البصري ناقلات التردد مشط بسبب الاهتزاز ضوضاء منخفض على البيئة، وبعيدا عن الطاقة الكامنة الجاذبية الأرضية، وسوف تسهم في دقة من أجل من 10-19 خلال الكامنة كمية فيزيائية التجربة القياس.
ثالثا، تطوير الكم جديد تردد بصري المشط. هذا الكم تردد بصري المشط يساعد على حل المشاكل الإحصائية غير التقليدية.
العنوان الأصلي: الطبيعة - الفيزياء الاتصالات (ملخص): 20 عاما من التنمية وتطبيق تردد تردد بصري تقنية مشط الماضي والمستقبل
مصدر: الصين البصرية
تحرير: كون
انقر على العنوان لعرض
