الباحثون يطورون ميكرو ليزير للإرسال عالي السرعة في الألياف المجوفة

20 مارس 2018، وفقا لجمعية البصرية الأمريكية، قال باحثون لأول مرة داخل الألياف البصرية، التقاط بصريا ويلهم جديدة عالية السرعة ليزر الصغرى انتشار يمكن أن تكون حساسة للغاية القائم على الليزر الجسيمات سنتيمتر على طول الألياف قياس درجة الحرارة ، ويمكن أن توفر طريقة جديدة لنقل الضوء بدقة إلى المواقع البعيدة ويصعب الوصول إليها.
"هذا ارتفاع في الجسم الحي microlaser إمكانية نقل خفيفة للغاية." وقال المعهد الألماني ماكس بلانك للعلوم البصرية ريتشارد زلتنر "الألياف الضوئية عبارة عن طريق الجلد، وmicrolaser يمكن أن توفر الطول الموجي مناسبة، وعلى ضوء تطبيق لتحديد المواقع بدقة المخدرات حساس ويمكن أيضا أن تطبق هذا المفهوم على جهاز مختبر ضوء فلويديك رقاقة، وتوفير مصدر للضوء وجود دقة عالية المكاني لقياس درجة الحرارة رقاقة، أو مجموعة متنوعة من التقنيات التحليلية البيولوجية. "مجلة بصريا" جمعية البصرية "(OSA) ، يقودها باحثون فيليب St.J. راسل ذكرت أن سرعة عالية ليزر صغيرة قد تكون حساسة للحرارة الموقف استشعار لقياس القرار المكانية من أجل من ملليمتر. يوضح هذا المثال فائدة عالية السرعة microlaser توزيع الجانب الاستشعار وفي الوقت الحقيقي ، قياسات مستمرة على طول اتجاه الألياف.
ويستند نقل عالية السرعة microlaser ويهمس مرنان وضع المعرض، الذي هو الحد من الجسيمات الصغيرة وتعزيز بعض الأطوال الموجية للضوء. اسم يأتي من مثل هذه الظاهرة، أي الموجة الضوئية على طول السطح الداخلي المنحني من الجزيئات تنتشر، فإنه ومثلما تنتشر الموجات الصوتية في جدار كاتدرائية بولس ، يسمع صوت الهمس بوضوح على الجانب الآخر من المعرض.
"هذه هي المرة الأولى يهمس وضع معرض مرنان توزيع مظاهرة الاستشعار قال زلتنر، 'هذا الأسلوب الفريد للاستشعار عن توزيع وقياس الخصائص الفيزيائية للتقييم عالية الدقة المكانية عن بعد يفتح العديد من الإمكانيات الجديدة. على سبيل المثال ، من المفيد استشعار درجة الحرارة في البيئات القاسية.
جعل ليزر نقل عالية السرعة
والجزء الأساسي من سرعة عالية microlaser نقل هو نوع خاص من الألياف، والمعروفة باسم أجوف الأساسية الألياف الكريستال الضوئية. وكما يوحي اسمها، بخلاف الألياف الزجاجية الصلبة التقليدية، مثل منطقة الألياف الأساسية البصرية هي جزء فارغ. جزء الأساسية جوفاء غير طلاء الزجاج المجهري ، يمكن للبنية المجهرية الزجاجية أن تحصر الضوء داخل الألياف.
وقال R & D أعضاء الفريق Shangran شيه "لفترة طويلة من الزمن، وفريق بحثنا تم التقنية اللازمة أجوف الأساسية الضوئية الألياف الضوئية الكريستال الجسيمات فخ تطوير '.' في هذا العمل الجديد، يمكننا تطبيق هذه التكنولوجيا ليس فقط لالتقاط جسيم ، ولكن أيضا لجعله ليزر قادر على الكشف عن بعد في الألياف الضوئية.
ويهمس معرض وضع الأساسية جوفاء انتقال الألياف الضوئية على طول الجسيمات والألياف جزءا لا يتجزأ من المعدن V-الأخدود لتحقيق التدفئة. في البداية، سوى حزمة محدودة من الألياف البصرية التي أدخلت على شعاع ليزر من الألياف البصرية غادرت بعد حوالي 37 ثانية، وشعاع الليزر الثاني هو محدود يتم إدخال الحزمة من الطرف الأيمن من الألياف ، مما يؤدي إلى توقف الجسيمات عن الإرسال والتقاطها في مركز الأخدود على شكل V.
من أجل تحقيق سرعة عالية لنقل microlaser، ليزر الباحثين الحادث الأساسية جوفاء مملوءة بالماء من أجل التقاط الجسيمات بصريا على عكس أشعة الليزر التقليدية للمواد، مثل جسيمات دقيقة تشكل أيضا متوسط ​​مكاسب الباحثون باستخدام شعاع الثاني هذه الوسيلة ربح الليزر الإثارة، مما تسبب في انبعاث الجسيمات أو الليزر. يتم التحكم في الموقف من الجزيئات في الألياف من قبل قوة محاصرة البصرية التي تم إنشاؤها بواسطة الليزر أو عن طريق تدفق المياه داخل المنطقة الأساسية.
دقة استشعار درجة الحرارة
لاختبار التغييرات الجديدة درجة حرارة النظام التصور، وتقدم الباحثون الجسيمات على طول الليزر يسخن فوق درجة حرارة الغرفة لمدة 22 درجة منطقتين من الألياف البصرية من خلال قياس تشريد عندما يمر الليزر الجزئي من خلال الطول الموجي الألياف الليزر المنبعثة من الجسيمات الدقيقة، كشف بدقة تغير في درجة الحرارة أجهزة الاستشعار بالكشف عن التغير في درجة الحرارة هو أصغر من 3 درجات، ويوفر القرار المكانية من عدة مليمترات.
وقال "قرار المكاني مثل جهاز استشعار توزيع محدود في نهاية المطاف حجم الجسيمات." زلتنر انه وهذا يعني أنه يمكننا تحقيق القرار المكانية صغيرة من بضعة ميكرونات إلى أكثر من قياس مدى الطويل، وتوزيع أنواع أخرى من بالمقارنة مع أجهزة استشعار درجة الحرارة ، هذه ميزة كبيرة لنظامنا.
الباحثون باستخدام السرعة بواسطة دوبلر الليزر، قرر خلال التجربة، يتم نقل الجزيئات بسرعة 250 ميكرون في الثانية الواحدة. ويقولون أن استخدام الهواء بدلا من الألياف البصرية مملوءة بالماء قد يزيد من سرعة مسبقا لترتيب سم في الثانية أو حتى متر.
على الرغم من أن الجزيئات المستخدمة في التجارب بسبب photobleaching من، مما أدى إلى فقدان القدرة على تحفيز في حوالي بعد دقيقة واحدة، ولكن قال الباحثون الجزيئات التي يمكن أن المواد مكاسب مختلفة لحل هذه المشكلة. كما تقوم أيضا باستكشاف ما إذا كان التلاعب في نفس الوقت متعددة الألياف الضوئية الداخلية ليزر صغير ، ويقوم بتحسين نظام الكشف عن موقف الجسيمات.
وقال زيلتنر: "مع التسارع التجاري لألياف الكريستال الفوتونية المجوفة ، أصبحت جميع التقنيات اللازمة لكي يصبح هذا النظام مستشعرًا عمليًا".