융합된 광섬유 테이퍼를 사용하는 광시야 광학 검출기
소환
Alkhazragi, O., Trichili, A., Ashry, I., Ng, TK, Alouini, M.-S., & Ooi, BS(2021). 융합된 광섬유 테이퍼를 사용하는 광시야 광학 검출기입니다. 광학 편지 , 46 (8), 1916-1919.
키워드
- 광검출기
- 넓은 시야(FOV)
- 높은 광학 이득
- FFOT(퓨즈형 광섬유 테이퍼)
- 신호 대 잡음비(SNR)
- 광무선통신(OWC)
- 변조 대역폭
- 근적외선(NIR)
- 전송 효율성
- 비트 오류율(BER)
짧은
광무선 통신에 사용하기 위해 융합된 광섬유 테이퍼를 사용하여 넓은 시야와 높은 광학 이득을 특징으로 하는 다용도 이미징 집광 요소가 시연됩니다 . 이는 무선 애플리케이션에 사용되는 광검출기의 신호 대 잡음비를 제한하는 응답 속도와 활성 영역 간의 균형을 해결합니다.
요약
이 기사에서는 OWC(광무선 통신)와 같은 응용 분야를 위한 광시야각(FOV) 광학 검출기를 설계하는 새로운 접근 방식을 소개합니다. 저자는 기존 검출기의 한계, 특히 활성 영역과 대역폭 간의 절충점을 극복하는 융합 광섬유 테이퍼(FFOT)를 기반으로 한 설계를 제시합니다 .
주요 결과는 다음과 같습니다.
- 솔루션으로서의 FFOT: 연구원들은 광학 검출기에서 고속과 넓은 FOV를 모두 달성하는 과제를 해결합니다. 그들은 서로 융합된 수천 개의 테이퍼형 광섬유로 구성된 FFOT 사용을 제안합니다. 각 섬유는 특정 방향을 가리키는 세그먼트 역할을 하여 빛을 검출기로 안내합니다. 이 설계는 기존 방법에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다.
- 높은 대역폭: 대역폭이 제한된(100MHz 미만) 발광 검출기와 달리 FFOT 기반 설계는 사용된 광검출기에 의해서만 제한되는 1GHz의 대역폭을 달성했습니다.
- 고효율: FFOT는 55-70.7%의 투과 효율을 나타냈는데, 이는 일부 형광 기반 검출기에 대해 보고된 1.5%보다 훨씬 높은 수치입니다.
- 넓은 파장 범위: FFOT는 특정 여기 파장이 필요한 형광 기반 검출기와 달리 광범위한 파장에 걸쳐 효과적으로 작동합니다.
- 유연성 및 안정성: FFOT는 용도에 따라 FOV 수정이 가능하며 다른 검출기에 사용되는 유기 염료에 비해 무한한 안정성을 제공합니다.
- 실험적 검증: 연구원들은 실험을 통해 설계의 실용성을 입증했습니다.
- 넓은 FOV: 볼록한 표면 FFOT은 기존 렌즈보다 훨씬 더 넓은 30°의 -3dB FOV 반각을 달성했습니다.
- 높은 이득: FFOT 검출기는 발광 검출기의 성능을 능가하고 심지어 유사한 복합 포물선 집속기의 성능을 능가하는 2배 이상의 광학 이득을 나타냈습니다.
- 성공적인 OWC 링크: FFOT 감지기를 사용하는 1Gbit/s OWC 링크는 다양한 각도 및 변환에 대해 순방향 오류 수정 한계보다 낮은 비트 오류율을 보여 실제 시나리오에서 감지기의 효율성을 입증했습니다.
- 미래 잠재력: 이 기사는 자유 공간 광 통신 및 광섬유 네트워크와의 통합과 같은 OWC 이외의 다양한 응용 분야에서 FFOT 기반 감지기의 잠재력을 강조하며 마무리됩니다. 저자는 또한 전송 효율을 향상시키고 특정 응용 분야에 맞게 조정된 다양한 FFOT 설계를 탐색하는 것을 포함하여 검출기의 성능을 향상시키기 위한 추가 연구 방법을 제안합니다.