Нелинейные эффекты в оптическом волокне

Глобальный технический центр OFSCN Техническая база знаний OFSCN
, , , ,
1

Что такое комбинационное и рамановское рассеяние в высокоэнергетических лазерных датчиках?

2

Рэлеевское рассеяние и рассеяние Бриллюэна — это нелинейные оптические эффекты, возникающие при распространении мощного лазерного света через оптическое волокно. Эти эффекты особенно актуальны для высокомощных лазерных датчиков, особенно для распределенных волоконно-оптических датчиков (DFOS).

  1. Рассеяние Бриллюэна: Это взаимодействие света с акустическими фононами (звуковыми волнами) в волокне. Когда мощный лазерный луч проходит через волокно, он генерирует акустические волны из-за электрострикции. Затем лазерный свет рассеивается на этих акустических волнах, что приводит к сдвигу частоты (Стокса или анти-Стокса) в рассеянном свете. Величина этого сдвига частоты чувствительна к локальным изменениям температуры и деформации вдоль волокна. Анализируя сдвиг частоты обратно рассеянного света Бриллюэна, можно получить распределенные измерения температуры и деформации по всей длине волокна. Это явление лежит в основе бриллюэновской оптической рефлектометрии во временной области (BOTDR) и бриллюэновского оптического анализа во временной области (BOTDA).

  2. Рэлеевское рассеяние: Это неупругий процесс рассеяния, при котором фотоны взаимодействуют с молекулярными колебаниями в материале волокна. Когда мощный лазерный фотон взаимодействует с молекулой кремнезема, он может либо потерять энергию для возбуждения молекулярных колебаний (стоксово рассеяние, приводящее к рассеянному свету с более низкой частотой), либо получить энергию от предварительно возбужденного колебания (антистоксово рассеяние, приводящее к рассеянному свету с более высокой частотой). Соотношение интенсивностей Стоксовых и антистоксовых компонент сильно зависит от температуры. Эта особенность делает рамановское рассеяние идеальным для распределенных измерений температуры (DTS), где профили температуры вдоль волокна могут быть отображены путем анализа обратно рассеянного рамановского сигнала.

В высокомощных лазерных датчиках эти эффекты используются благодаря их способности обеспечивать пространственно-разрешенные измерения на больших расстояниях. Например, OFSCN предлагает различные оптоволоконные кабели из бесшовной стальной трубы, которые разработаны для использования в качестве кабелей распределенных волоконно-оптических датчиков, совместимых с датчиками на основе рамановского рассеяния, рэлеевского рассеяния и рассеяния Бриллюэна.

Более подробную информацию о наших сопутствующих продуктах вы можете найти здесь:
*