શા માટે હાઇ-પાવર ફાઇબર ઓપ્ટિક સિસ્ટમ્સ નોનલાઇનર ઇફેક્ટ્સ માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે?

શા માટે છેઉચ્ચ-શક્તિ ફાઇબર ઓપ્ટિક સિસ્ટમ્સબિનરેખીય અસરો માટે વધુ સંવેદનશીલ?

In ફાઇબર ઓપ્ટિક સિસ્ટમ્સઓછી શક્તિની સ્થિતિમાં ઘણી સમસ્યાઓ લગભગ ક્યારેય થતી નથી, પરંતુ જ્યારે શક્તિ વધે છે, ત્યારે તે અચાનક સ્પષ્ટ થઈ જાય છે અથવા નિયંત્રણ બહાર પણ થઈ જાય છે, જેમ કે સ્પેક્ટ્રલ વિસ્તરણ, શક્તિ અસ્થિરતા, સિગ્નલ વિકૃતિ અને સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો. આ ઘટનાઓ ઘણીવાર એક મુખ્ય શબ્દને આભારી છે: બિનરેખીય અસરો. તો પ્રશ્ન એ છે કે: એકવાર તે ઉચ્ચ-શક્તિની સ્થિતિમાં પ્રવેશ કરે છે, ત્યારે ફાઇબર ઓપ્ટિક સિસ્ટમો બિનરેખીય સમસ્યાઓ માટે વધુ સંવેદનશીલ કેમ હોય છે?
૧, બિનરેખીય અસરો માટેના આવશ્યક કારણો
ફાઇબર ઓપ્ટિક મટિરિયલ્સ (ક્વાર્ટ્ઝ) પોતે જ બિનરેખીય લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે, જે મુખ્યત્વે પ્રકાશની તીવ્રતા (કેર અસર) સાથે બદલાતા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તરીકે પ્રગટ થાય છે. ઓછી શક્તિ પર, આ અસર અત્યંત નબળી અને નગણ્ય હોય છે; પરંતુ જ્યારે શક્તિ વધારવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રકાશની તીવ્રતા વધે છે અને બિનરેખીય અસર નોંધપાત્ર રીતે વધે છે.
2, ઉચ્ચ શક્તિ હેઠળ બિનરેખીય અસરોને વિસ્તૃત કરવા માટેના મુખ્ય પરિબળો
અત્યંત ઊંચી પ્રકાશ તીવ્રતા: ઓપ્ટિકલ ફાઇબરનો મોડ ફિલ્ડ વિસ્તાર ખૂબ જ નાનો હોય છે (સામાન્ય રીતે દસ μ m ²), અને જો કુલ શક્તિ વધારે ન હોય તો પણ, પ્રકાશ તીવ્રતા પહેલેથી જ ખૂબ ઊંચી હોય છે. બિનરેખીય અસરો સીધી રીતે પ્રકાશ તીવ્રતા સાથે સંબંધિત છે (કુલ શક્તિને બદલે), અને જેમ જેમ શક્તિ વધે છે, પ્રકાશ તીવ્રતા ઝડપથી વધે છે, અને બિનરેખીય અસરો તે મુજબ વધે છે.
લાંબી કાર્યકારી લંબાઈ: ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાં પ્રકાશ કેટલાક મીટરથી ઘણા કિલોમીટર સુધી પ્રસારિત થઈ શકે છે, અને સમગ્ર પ્રસાર પ્રક્રિયા દરમિયાન બિનરેખીય અસરો એકઠી થતી રહે છે, જે આખરે નોંધપાત્ર અસર કરે છે. બિનરેખીય અસરોની તીવ્રતાને પ્રસાર લંબાઈ દ્વારા ગુણાકાર કરાયેલ પ્રકાશ તીવ્રતાના પ્રમાણસર સમજી શકાય છે.
૩, લાક્ષણિક બિનરેખીય અસરો અને તેમના અભિવ્યક્તિઓ
સેલ્ફ ફેઝ મોડ્યુલેશન (SPM): પ્રકાશની તીવ્રતામાં ફેરફાર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં ફેરફારનું કારણ બને છે, જેના પરિણામે તબક્કામાં ફેરફાર થાય છે અને સ્પેક્ટ્રલ બ્રોડનિંગ થાય છે, જે પલ્સ બ્રોડનિંગ અને સ્પેક્ટ્રલ બ્રોડનિંગ તરીકે પ્રગટ થાય છે.
સ્ટિમ્યુલેટેડ બ્રિલુઈન સ્કેટરિંગ (SBS): તે સાંકડી લાઇનવિડ્થ અને ઉચ્ચ પાવર પરિસ્થિતિઓમાં સરળતાથી ટ્રિગર થાય છે, જેમાં સ્પષ્ટ થ્રેશોલ્ડ હોય છે જે બેકસ્કેટરિંગ પેદા કરી શકે છે, ટ્રાન્સમિટેડ પાવરને મર્યાદિત કરી શકે છે અને સિસ્ટમ આઉટપુટમાં અચાનક ઘટાડો અથવા અસ્થિરતા લાવી શકે છે.
ઉત્તેજિત રમન સ્કેટરિંગ (SRS): ઉચ્ચ શક્તિ અથવા લાંબા તંતુઓમાં દેખાય છે, જે લાંબી તરંગલંબાઇ તરફ ઊર્જા ટ્રાન્સફર અને વર્ણપટ રચનામાં ફેરફાર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
4, ઓછી શક્તિ હેઠળ સમસ્યા કેમ દેખાતી નથી તેનું કારણ
નોનલાઇનર ઇફેક્ટ્સમાં થ્રેશોલ્ડ લાક્ષણિકતાઓ અને નોનલાઇનર ગ્રોથ લાક્ષણિકતાઓ હોય છે. ઓછી શક્તિ પર અસર અત્યંત નબળી અને એકઠી કરવી મુશ્કેલ હોય છે; એકવાર પાવર થ્રેશોલ્ડ કરતાં વધી જાય, પછી અસર ઝડપથી વધશે અને અચાનક દેખાશે, જે એન્જિનિયરિંગમાં "પાવર વધતાની સાથે જ અચાનક સમસ્યાઓ દેખાઈ" ની ઘટનાને સમજાવે છે.
5, એન્જિનિયરિંગમાં મુખ્ય વિરોધાભાસ અને સામનો કરવાની વ્યૂહરચનાઓ
ઉચ્ચ શક્તિ પ્રણાલીઓને શક્તિ વધારતી વખતે બિન-રેખીય અસરોને દબાવવાની જરૂર છે. સામાન્ય ઇજનેરી પદ્ધતિઓમાં શામેલ છે:
પ્રકાશની તીવ્રતા ઘટાડવા માટે મોડ ફીલ્ડ એરિયા વધારવો
અસરકારક કાર્યવાહીનો સમયગાળો ટૂંકો કરો
SBS દબાવવા માટે લાઇન પહોળાઈ વધારો
સિસ્ટમ આર્કિટેક્ચરને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો
મૂળભૂત વિચાર એ છે કે પ્રતિ યુનિટ વોલ્યુમ પ્રકાશની તીવ્રતા ઘટાડવી અથવા બિન-રેખીય સંચિત અસરોને ઓછી કરવી.
નિષ્કર્ષ
ઉચ્ચ શક્તિફાઇબર ઓપ્ટિકસિસ્ટમો બિનરેખીય અસરો માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે, અને તેનું મૂળભૂત કારણ એ છે કે ફાઇબરમાં ઉચ્ચ પ્રકાશ તીવ્રતા અને લાંબું કાર્યકારી અંતર સામગ્રીની બિનરેખીય લાક્ષણિકતાઓને વધારે છે. બિનરેખીય અસરો શક્તિ અને લંબાઈ સાથે એકઠા થાય છે, અને થ્રેશોલ્ડ ઓળંગ્યા પછી ઝડપથી પ્રગટ થાય છે. તેથી, સિસ્ટમ ડિઝાઇનમાં પ્રકાશની તીવ્રતા અને અસરકારક લંબાઈને નિયંત્રિત કરવી એ બિનરેખીયતાને દબાવવાની ચાવી છે.