پراکندگی بریلوین یک پدیده فیزیکی قابل توجه در زمینه فیبر نوری است، به ویژه هنگامی که صحبت از پچ کوردهای فیبر می شود. بهعنوان یک تامینکننده پیشرو در پچکوردهای فیبر، من از نزدیک شاهد اهمیت درک پراکندگی بریلوین برای طراحی و کاربرد این اجزای ضروری در سیستمهای ارتباطی نوری بودهام.
آشنایی با پراکندگی بریلوین
پراکندگی بریلوین نوعی پراکندگی غیرکشسان نور است که وقتی فوتونها با فونونهای صوتی (امواج ارتعاشی) در یک محیط برهمکنش میکنند، رخ میدهد. در زمینه پچ کورد فیبر، که یک کابل فیبر نوری کوتاه و انعطافپذیر است که برای اتصال دستگاههای نوری مختلف استفاده میشود، پراکندگی بریلوین میتواند تأثیرات مثبت و منفی داشته باشد.
هنگامی که نور از طریق هسته فیبر یک پچ کورد منتشر می شود، می تواند با امواج صوتی ناشی از حرارت در مواد شیشه ای تعامل داشته باشد. این برهمکنش باعث می شود کسر کوچکی از نور در جهات مختلف پراکنده شود. نور پراکنده دارای یک تغییر فرکانس نسبت به نور فرودی است که به تغییر فرکانس بریلوین معروف است. این تغییر فرکانس متناسب با سرعت صوتی در فیبر و زاویه بین تابش و نور پراکنده است.
از نظر ریاضی، تغییر فرکانس Brillouin $\nu_B$ را می توان به صورت زیر بیان کرد:
$\nu_b=\fracc_{\lambda}\Sin(\frac{\theta}{2})$1
که $n$ ضریب شکست هسته فیبر است، $V_a$ سرعت صوتی در فیبر، $\lambda$ طول موج نور فرودی و $\theta$ زاویه پراکندگی است.
تاثیر بر روی پچکوردهای فیبر
اثرات منفی
یکی از تاثیرات منفی اصلی پراکندگی بریلوین در پچ کوردهای فیبر، تخریب سیگنال است. نور پراکنده می تواند با سیگنال اصلی تداخل ایجاد کند و منجر به کاهش نسبت سیگنال به نویز شود. این امر به ویژه در سیستم های ارتباطی نوری در مسافت های طولانی که حتی مقدار کمی از تخریب سیگنال می تواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد کلی سیستم داشته باشد مشکل ساز است.
علاوه بر این، پراکندگی بریلوین همچنین میتواند حداکثر توانی را که میتواند از طریق یک پچکورد فیبر منتقل شود، محدود کند. هنگامی که توان ورودی از یک آستانه خاص که به توان آستانه بریلوین معروف است فراتر رود، پراکندگی بریلوین شدیدتر می شود و توان از سیگنال اصلی به نور پراکنده منتقل می شود. این می تواند منجر به کاهش قابل توجه قدرت در سیگنال اصلی شود و حتی می تواند باعث آسیب به اجزای نوری در سیستم شود.
برنامه های کاربردی مثبت
با وجود اثرات منفی، پراکندگی بریلوین کاربردهای مثبتی در پچ کوردهای فیبر نیز دارد. یکی از مهمترین کاربردها در سنجش فیبر نوری توزیع شده است. با اندازه گیری تغییر فرکانس بریلوین در طول یک پچ کورد فیبر، می توان اطلاعاتی در مورد دما و توزیع کرنش در فیبر به دست آورد. این به این دلیل است که تغییر فرکانس بریلوین به تغییرات دما و کرنش در فیبر حساس است.
به عنوان مثال، در یک سیستم نظارت بر سلامت سازه، پچکوردهای فیبر را میتوان در سازهای مانند پل یا ساختمان تعبیه کرد. با نظارت بر تغییر فرکانس Brillouin در فیبر، مهندسان می توانند هر گونه تغییر در دما یا کرنش در ساختار را تشخیص دهند که می تواند آسیب یا تغییر شکل بالقوه را نشان دهد.
انواع الیاف پچکورد و پراکندگی بریلوین
ما به عنوان یک تامین کننده پچکورد فیبر، طیف گسترده ای از پچکوردها را ارائه می دهیمSC To LC Simplex Fiber Patchcord،LC To FC Duplex Fiber Patchcord، وSC To SC Duplex Fiber Patchcord. هر نوع پچکورد ویژگی های متفاوتی دارد و تاثیر پراکندگی بریلوین بسته به طرح و مواد مورد استفاده می تواند متفاوت باشد.
پچکوردهای فیبر تک حالته بیشتر در سیستمهای ارتباطی از راه دور استفاده میشوند. آنها قطر هسته کوچکتری دارند، به این معنی که نور بیشتر در هسته محدود می شود. این می تواند اثر پراکندگی بریلوین را تا حدی در مقایسه با پچ کوردهای فیبر چند حالته کاهش دهد. با این حال، فیبرهای تک حالته نیز نسبت به تغییرات کوچک در محیط، مانند دما و کرنش حساستر هستند، که میتواند بر تغییر فرکانس بریلوین تأثیر بگذارد.
از سوی دیگر، پچکوردهای فیبر چند حالته، دارای قطر هسته بزرگتری هستند که به چندین حالت نور اجازه انتشار در فیبر را میدهد. این میتواند منجر به رفتار پراکندگی پیچیدهتر بریلوین شود، زیرا حالتهای مختلف میتوانند به روشهای مختلف با امواج صوتی تعامل داشته باشند. به طور کلی، پچکوردهای فیبر چند حالته برای سیستمهای ارتباطی کوتاهمدت که تاثیر پراکندگی بریلوین بر کیفیت سیگنال کمتر نگران کننده است، مناسبتر هستند.
کاهش اثرات منفی پراکندگی بریلوین
برای کاهش اثرات منفی پراکندگی بریلوین در پچکوردهای فیبر، میتوان از چندین تکنیک استفاده کرد. یکی از رایج ترین تکنیک ها استفاده از الیاف با ضریب بهره بریلوین پایین تر است. این را می توان با استفاده از طرح های الیاف خاص یا با دوپینگ فیبر با مواد خاصی به دست آورد.
تکنیک دیگر استفاده از تکنیکی به نام لیزرهای بازخورد توزیع شده (DFB) است. لیزرهای DFB می توانند یک سیگنال با عرض خط تولید کنند که می تواند احتمال پراکندگی بریلوین را کاهش دهد. علاوه بر این، با استفاده از تکنیکی به نام بازتاب سنجی دامنه فرکانس نوری (OFDR)، امکان اندازه گیری و جبران تغییر فرکانس بریلوین در زمان واقعی وجود دارد که می تواند عملکرد سیستم ارتباط نوری را بهبود بخشد.
نتیجه گیری
پراکندگی بریلوین یک پدیده پیچیده اما مهم در پچ کوردهای فیبر است. در حالی که می تواند باعث تخریب سیگنال و محدود کردن انتقال توان در سیستم های ارتباطی نوری شود، همچنین کاربردهای مثبتی در سنجش فیبر نوری توزیع شده دارد. بهعنوان تامینکننده فیبر پچکورد، ما دائماً در حال کار برای درک و مدیریت تأثیر پراکندگی بریلوین در محصولات خود هستیم.
اگر برای ارتباطات نوری یا کاربردهای حسی خود به پچکوردهای فیبر با کیفیت بالا نیاز دارید، از شما دعوت میکنیم تا برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما می توانند به شما در انتخاب پچ کوردهای مناسب بر اساس نیازهای خاص خود کمک کنند و می توانند آخرین اطلاعات را در مورد نحوه کاهش اثرات پراکندگی بریلوین در اختیار شما قرار دهند.
مراجع
- آگراوال، GP (2002). سیستم های ارتباطی فیبر نوری وایلی.
- Bao, X., & Chen, L. (2011). پیشرفت اخیر در سنسورهای فیبر نوری توزیع شده مبتنی بر پراکندگی بریلوین. بررسی های لیزر و فوتونیک، 5 (4)، 403 - 440.
- غاتک، آ.ک.، و تیاگاراجان، ک. (1998). مقدمه ای بر فیبر نوری انتشارات دانشگاه کمبریج