उच्च-शक्तीच्या फायबर ऑप्टिक प्रणालींमध्ये अरेखीय परिणाम होण्याची शक्यता अधिक का असते?

का आहेतउच्च-शक्ती फायबर ऑप्टिक प्रणालीअरेखीय परिणामांना अधिक बळी पडण्याची शक्यता?

In फायबर ऑप्टिक प्रणालीकमी पॉवरच्या परिस्थितीत अनेक समस्या जवळजवळ कधीच उद्भवत नाहीत, परंतु जेव्हा पॉवर वाढवली जाते, तेव्हा त्या अचानक दिसून येतात किंवा नियंत्रणाबाहेर जातात, जसे की स्पेक्ट्रल ब्रॉडनिंग, पॉवरमधील अस्थिरता, सिग्नलमधील विकृती आणि सिस्टीमच्या कार्यक्षमतेत घट. या घटनांचे श्रेय अनेकदा एका महत्त्वाच्या शब्दाला दिले जाते: नॉन-लिनियर इफेक्ट्स. तर प्रश्न असा आहे की: फायबर ऑप्टिक सिस्टीम उच्च-पॉवरच्या स्थितीत आल्यावर नॉन-लिनियर समस्यांना अधिक बळी का पडतात?
१. अरेखीय परिणामांची प्रमुख कारणे
फायबर ऑप्टिक पदार्थांमध्ये (क्वार्ट्झ) स्वतःच अरेखीय वैशिष्ट्ये असतात, जी प्रामुख्याने प्रकाशाच्या तीव्रतेनुसार बदलणाऱ्या अपवर्तनांकाच्या (केर इफेक्ट) स्वरूपात दिसून येतात. कमी पॉवरवर, हा परिणाम अत्यंत क्षीण आणि नगण्य असतो; परंतु जेव्हा पॉवर वाढवली जाते, तेव्हा प्रकाशाची तीव्रता वाढते आणि अरेखीय परिणाम लक्षणीयरीत्या वाढतो.
२、 उच्च शक्तीखाली अरेखीय परिणाम वाढवणारे प्रमुख घटक
अत्यंत उच्च प्रकाश तीव्रता: ऑप्टिकल फायबरचे मोड फील्ड क्षेत्रफळ खूप लहान असते (साधारणपणे काही दहा μm²), आणि जरी एकूण पॉवर जास्त नसली तरी, प्रकाशाची तीव्रता आधीच खूप जास्त असते. नॉन-लिनियर परिणाम हे थेट प्रकाश तीव्रतेशी संबंधित असतात (एकूण पॉवरशी नव्हे), आणि जशी पॉवर वाढते, तशी प्रकाशाची तीव्रता झपाट्याने वाढते आणि त्यानुसार नॉन-लिनियर परिणामही वाढतात.
दीर्घ कार्यकारी लांबी: ऑप्टिकल फायबरमधील प्रकाश काही मीटर ते काही किलोमीटरपर्यंत प्रवास करू शकतो आणि संपूर्ण प्रसारण प्रक्रियेदरम्यान नॉन-लिनियर परिणाम सतत जमा होत राहतात, ज्याचा अंतिमतः महत्त्वपूर्ण परिणाम होतो. नॉन-लिनियर परिणामांची तीव्रता ही प्रकाशाची तीव्रता आणि प्रसारण लांबी यांच्या गुणाकाराच्या प्रमाणात असते, असे समजले जाऊ शकते.
३、 ठराविक अरेखीय परिणाम आणि त्यांची प्रकटीकरणे
सेल्फ फेज मॉड्युलेशन (SPM): प्रकाशाच्या तीव्रतेतील बदलांमुळे अपवर्तनांकामध्ये बदल होतात, परिणामी फेजमध्ये बदल आणि स्पेक्ट्रल ब्रॉडनिंग होते, जे पल्स ब्रॉडनिंग आणि स्पेक्ट्रल ब्रॉडनिंग म्हणून दिसून येते.
स्टिम्युलेटेड ब्रिलुइन स्कॅटरिंग (SBS): हे अरुंद लाइनविड्थ आणि उच्च पॉवरच्या परिस्थितीत सहजपणे ट्रिगर होते, ज्यामध्ये एक स्पष्ट थ्रेशोल्ड असतो जो बॅकस्कॅटरिंग निर्माण करू शकतो, प्रसारित पॉवर मर्यादित करू शकतो आणि सिस्टम आउटपुटमध्ये अचानक घट किंवा अस्थिरता आणू शकतो.
उत्तेजित रमन विकिरण (SRS): हे उच्च शक्तीच्या किंवा लांब फायबरमध्ये दिसून येते, ज्याचे वैशिष्ट्य म्हणजे लांब तरंगलांबीकडे ऊर्जेचे हस्तांतरण आणि वर्णक्रमीय संरचनेत बदल.
४. कमी पॉवर असताना समस्या का उद्भवत नाही याचे कारण
अरेखीय परिणामांमध्ये उंबरठा वैशिष्ट्ये आणि अरेखीय वाढीची वैशिष्ट्ये असतात. कमी पॉवरवर हा परिणाम अत्यंत कमकुवत असतो आणि जमा होण्यास कठीण असतो; एकदा पॉवर उंबरठ्यापेक्षा जास्त झाली की, हा परिणाम वेगाने वाढतो आणि अचानक दिसून येतो, ज्यामुळे अभियांत्रिकीमधील "पॉवर वाढताच समस्या अचानक उद्भवणे" या घटनेचे स्पष्टीकरण मिळते.
५. अभियांत्रिकीमधील मुख्य विरोधाभास आणि त्यावर मात करण्याच्या पद्धती
उच्च शक्ती प्रणालींना शक्ती वाढवताना अरेखीय परिणामांना दडपण्याची गरज असते. सामान्य अभियांत्रिकी पद्धतींमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो:
प्रकाशाची तीव्रता कमी करण्यासाठी मोड फील्डचे क्षेत्रफळ वाढवणे
कृतीचा प्रभावी कालावधी कमी करा
एसबीएस दाबण्यासाठी रेषेची रुंदी वाढवा
सिस्टम आर्किटेक्चर ऑप्टिमाइझ करा
मूळ कल्पना म्हणजे प्रति एकक घनफळ प्रकाशाची तीव्रता कमी करणे किंवा अरेखीय संचयी परिणाम कमीत कमी करणे.
निष्कर्ष
उच्च शक्तीफायबर ऑप्टिकप्रणालींमध्ये अरेखीय परिणाम होण्याची शक्यता अधिक असते, आणि याचे मूळ कारण म्हणजे फायबरमधील उच्च प्रकाश तीव्रता आणि लांब कार्यकारी अंतर हे पदार्थाच्या अरेखीय वैशिष्ट्यांना प्रवर्धित करतात. अरेखीय परिणाम शक्ती आणि लांबीनुसार जमा होतात आणि उंबरठा ओलांडल्यानंतर ते वेगाने दिसून येतात. म्हणून, प्रणालीच्या रचनेत प्रकाश तीव्रता आणि प्रभावी लांबी नियंत्रित करणे ही अरेखीयता कमी करण्याची गुरुकिल्ली आहे.