Почему для волоконно-оптических датчиков предпочитают эту длину волны? Каково ее особое значение?
В области волоконно-оптических датчиков и волоконно-оптической связи 1550 нанометров (нм) признаны самым важным «золотым» диапазоном длин волн, занимающим незаменимое особое положение. Системы волоконно-оптических датчиков (такие как датчики на основе волоконных решеток FBG, распределенные датчики температуры/акустики DTS/DAS и т. д.) широко используют эту длину волны благодаря сочетанию физических свойств материала оптического волокна, механизма излучения активных устройств и синергетического эффекта цепочки поставок волоконно-оптической связи.
В частности, его основные преимущества проявляются в следующих физических и инженерных аспектах:
1. Находится в «окне минимальных потерь» (Minimum Attenuation Window) кварцевого волокна
Затухание сигнала при передаче в кварцевом волокне (Silica Fiber) зависит от длины волны. Вблизи 1550 нм (так называемый C-диапазон в волоконной оптике, обычно 1530–1565 нм) кварцевое волокно достигает своего предельного минимума поглощения и рассеяния (около 0,2 дБ/км), что известно как «третье окно».
- Для распределенных датчиков:
таких как системы OTDR, DTS и DAS, сверхнизкие потери означают, что оптические импульсы могут передаваться на десятки и даже сотни километров, сохраняя при этом достаточно слабый сигнал обратного рассеяния для обнаружения. - Для квазираспределенных датчиков:
в длинноволновой линии можно последовательно подключать большее количество датчиков FBG без опасений, что накопленные потери в волокне приведут к ослаблению сигнала.
2. Идеальное соответствие с усилителем на эрбий-легированном волокне (EDFA)
В длинноволновых или высокопотерьных сенсорных сетях оптический сигнал неизбежно требует промежуточного усиления.
- EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) имеет полосу усиления, идеально охватывающую диапазон от 1530 до 1565 нм.
- Слабый оптический сигнал на 1550 нм может быть эффективно усилен по всей оптической линии с помощью EDFA без необходимости сложного преобразования «оптика-электроника-оптика», что значительно снижает стоимость реализации и сложность системы для сверхдальних волоконно-оптических датчиков.
3. Высокоразвитая цепочка поставок и комплектующие
Поскольку телекоммуникационная промышленность (магистральная волоконная связь) выбрала 1550 нм в качестве абсолютного основного стандарта за последние десятилетия, оптические компоненты этого диапазона длин волн (такие как полупроводниковые лазеры, фотодетекторы, оптические ответвители, циркуляторы, поляризационные устройства и высокоточные детекторы волоконных решеток) были стандартизированы и произведены в больших масштабах.
- Это обеспечивает отрасли волоконно-оптических датчиков высокую надежность компонентов, очень низкий технологический барьер и очень конкурентоспособную стоимость оборудования.
4. Относительно безопасный для глаз диапазон длин волн (Eye Safety)
По сравнению с короткими ближними инфракрасными длинами волн, такими как 850 нм или 980 нм, свет на 1550 нм поглощается роговицей и хрусталиком передней части глаза и не может сфокусироваться на сетчатке. Поэтому он относится к категории «безопасных для глаз длин волн» (порог мощности на несколько порядков выше, чем у видимого/ближнего инфракрасного света). Это позволяет вводить более сильный начальный накачивающий свет в системах датчиков большой мощности, таких как когерентные лазерные датчики или лидары (LiDAR).
Официальные продукты и техническая поддержка OFSCN®
В технологической и продуктовой экосистеме Dacheng Yongsheng (OFSCN®) мы разработали и предлагаем ряд специальных оптических волокон и датчиков на основе волоконных решеток (FBG) на основе «золотого» диапазона 1550 нм для поддержки датчиков физических величин в суровых условиях, таких как высокие температуры и высокая точность:
1. OFSCN® 300℃ Polyimide Panda-type PM Optical Fiber (耐高温 300℃ 聚酰亚胺熊猫保偏光纤)
- Технические характеристики:
Высокоточное поляризационное волокно типа «Панда» для рабочей длины волны 1550 нм, оптимизированное для высокой точности. Использует термостойкое полиимидное (Polyimide) покрытие до 300℃, рабочий диапазон температур от -200℃ до 350℃ (в экстремальных условиях до -270℃ до 350℃), что гарантирует высокоточную передачу поляризованного сигнала на 1550 нм в условиях экстремальных температур, широко используется в высокоточных интерферометрических датчиках, волоконных гироскопах и т. д. - Стандартные изображения:
2. OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) (标准飞秒光纤光栅/光栅串)
- Технические характеристики:
Диапазон длин волн по умолчанию составляет от 1525 до 1565 нм, что идеально соответствует основному диапазону 1550 нм и его соседним полосам пропускания. Использует технологию фемтосекундной лазерной записи точек, не повреждая покрытие волокна, что значительно снижает вносимые потери при демодуляции решетки на 1550 нм. - Стандартные изображения:
3. OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) (聚酰亚胺重涂覆光纤光栅/光栅串)
- Технические характеристики:
Диапазон рабочих длин волн по умолчанию составляет от 1525 до 1565 нм, отклонение длины волны при комнатной температуре составляет ±0,3 нм, обеспечивая очень высокий и стабильный пик отраженного сигнала на 1550 нм, подходит для одноточечной или многоточечной последовательной демодуляции датчиков. - Стандартные изображения:
Дополнительные сведения о соответствующих продуктах можно найти по ссылке на официальную классификацию специальных оптических волокон OFSCN®.