PREL_DS

Print Friendly, PDF & Email

PREL_DS

Sprzęgacz mocy sygnałowej i pompującej o zwiększonej sprawności transmisji sygnału

LIDER NAUKOWY PROJEKTU:
Mgr inż. Dorota Stachowiak

OKRES REALIZACJI :
15.06.2016 r. – 14.06.2019 r.

WARTOŚĆ PROJEKTU:
150 000,00 PLN

Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach Preludium

Celem  naukowym  proponowanego  projektu  jest  badanie  oraz  optymalizacja  pasywnych  komponentów światłowodowych – sprzęgaczy mocy pompującej i sygnałowej. Sprzęgacze takie są niezbędne w układach wzmacniaczy dużej mocy wykorzystujących włókno aktywne z podwójnym płaszczem.  Dzięki nim możliwe jest  wykonanie  wzmacniacza  w  konstrukcji  całkowicie  światłowodowej.  Pozwala  ona  uniknąć  bardzo kłopotliwego  justowania  układu  koniecznego  w przypadku  wykorzystywania  elementów  optyki objętościowej (np. soczewki, lustra), niezwykle wrażliwych na czynniki zewnętrzne, jak zanieczyszczenia, czy  też  wibracje.  Układ  jest  więc  znacznie  uproszczony  oraz  zapewnia  jednomodową  wiązkę  o  wysokiej intensywności, jak i jakości, ponieważ nie opuszcza ona toru optycznego – rdzenia światłowodu o średnicy kilku  mikrometrów.  Komponent  ten  w konfiguracji  (N+1)x1  składa  się  z  N  włókien  wielomodowych wejściowych  oraz jednego  wejściowego włókna jednomodowego.  Na  wyjściu natomiast posiada  pasywne włókno z podwójnym płaszczem. Stosowanie włókien aktywnych z podwójnym płaszczem jest niezwykle istotne dla układów generujących promieniowanie dużej mocy. Umożliwiają one stosowanie dużo większych mocy  pompujących,  niż  w  przypadku  klasycznych  jednomodowych  włókien  aktywnych,  gdzie  zarówno sygnał oraz pompa wprowadzane są do aktywnego rdzenia. W przypadku włókna z podwójnym płaszczem promieniowanie  sygnałowe  wprowadzane  jest  do  aktywnego  rdzenia  domieszkowanego  jonami  ziem rzadkich. Jednak promieniowanie pompujące w tym przypadku wprowadzane jest do wewnętrznego płaszcza włókna,  o przekroju  poprzecznym  dużo  większym  niż  sam  rdzeń,  co  umożliwia  wprowadzenie  dużo większej mocy pompującej, zapewniając jednocześnie jej równomierną absorpcję i uzyskanie dużych mocy wyjściowych.

Kluczowym  zagadnieniem  jest  zapewnienie  jak  najmniejszego  tłumienia  promieniowania pompującego,  ale  również  jednomodowego  promieniowania  sygnałowego.  Komercyjnie dostępne

sprzęgacze  oferowane  w  konfiguracji  (6+1)x1  z wyjściowym  jednomodowym  włóknem  pasywnym o średnicy  rdzenia  9  µm  i  wewnętrznego  płaszcza  125  µm,  gwarantują  transmisję  promieniowania sygnałowego  na  poziomie  85-90%.  Zastosowanie  włókna  sygnałowego  o  zmniejszonej  średnicy  płaszcza (9/80 µm), w konfiguracji (5+1)x1, czyli o zmniejszonej liczbie portów pompujących oraz wykorzystanie techniki  dyfuzji  rdzenia  umożliwi  uzyskanie  transmisji  promieniowania  większej  niż  95%  i  w  znaczący sposób  usprawni  wykonanie  sprzęgacza.  Zbadany  zostanie  również  wpływ  ewentualnego  wewnętrznego adaptera pola modowego, który również może mieć korzystny wpływ na sprawność transmisji sygnału.

Pasywne komponenty światłowodowe, takie jak sprzęgacze mocy pompującej i sygnałowej, są kluczowym elementem  układów  wzmacniaczy  całkowicie  światłowodowych.  W  zależności  od  zakresu  spektralnego w jakim  pracują  (np.:  1  µm,  1,55  µm  oraz  2  µm)  znajdują  zastosowanie  w  wielu  dziedzinach: w telekomunikacji,  w  przemyśle  (obróbka  laserowa),  medycynie  (chirurgia,  kosmetyka),  nadajnikach  do dalmierzy laserowych (LIDAR) oraz detekcji gazów (np. CO 2  i N 2 O). Wiele grup naukowych wciąż pracuje nad  poprawą    sprawności  sprzęgaczy  mocy,  w  związku  z  tym  planowane  badania  doskonale  wpisują  się w światowy trend. Rezultaty prowadzonych badań pozwolą na zwiększenie sprawności sprzęgaczy, a przez to i wykorzystujących je układów wzmacniaczy, które mają bardzo dużo zastosowań w wielu dziedzinach.

 

Autor: Agata Kołacz, Opublikowano: 15.12.2016
plusfontminusfontreloadfont