Aplicarea laserului cu fibre aleatorii în detectarea punctelor pe distanțe ultra lungi

La întâmplarelaser cu fibre cu feedback distribuitpe baza câștigului Raman, spectrul său de ieșire a fost confirmat a fi larg și stabil în diferite condiții de mediu, iar poziția spectrului laser și lățimea de bandă a cavității semideschise DFB-RFL este aceeași cu dispozitivul de feedback al punctului adăugat. corelat. Dacă caracteristicile spectrale ale oglinzii punctiforme (cum ar fi FBG) se schimbă cu mediul extern, se va modifica și spectrul laserului cu fibre aleatorii. Pe baza acestui principiu, laserele cu fibră aleatoare pot fi utilizate pentru a realiza funcții de detectare a punctelor pe distanțe ultra-lungi.

În munca de cercetare raportată în 2012, printr-o sursă de lumină DFB-RFL și reflexie FBG, lumină laser aleatorie poate fi generată într-o fibră optică de 100 km lungime. Prin diferite proiecte structurale, ieșirea laser de ordinul întâi și, respectiv, de ordinul doi pot fi realizate, așa cum se arată în Figura 15(a). Pentru structura de ordinul întâi,sursa pompeieste un laser de 1 365 nm, iar un senzor FBG care se potrivește cu lungimea de undă a luminii Stokes de ordinul întâi (1 455 nm) este plasat la celălalt capăt al fibrei. Structura de ordinul doi include o oglindă FBG spot de 1 455 nm, care este plasată la capătul pompei pentru a facilita generarea laserului, iar senzorul FBG de 1 560 nm este plasat la capătul îndepărtat al fibrei. Lumina laser generată este emisă la capătul pompei, iar detectarea temperaturii poate fi realizată prin măsurarea modificării lungimii de undă a luminii emise. Relația tipică dintre lungimea de undă laser și temperatura FBG este prezentată în Figura 15(b).

Motivul pentru care această schemă este foarte atractivă în aplicațiile practice este: în primul rând, elementul de detectare este un dispozitiv pasiv pur și poate fi departe de demodulator (mai mult de 100 km), care este utilizat în multe ultra-lungi. -medii de aplicare la distanta. (cum ar fi monitorizarea siguranței liniilor electrice, conductelor de petrol și gaze, căilor ferate de mare viteză etc.) este o necesitate; În plus, informațiile de măsurat sunt reflectate în domeniul lungimii de undă, care este determinată doar de lungimea de undă centrală a senzorului FBG, ceea ce face ca sistemul din sursa pompei de putere sau de detectare a fibrei optice să poată fi stabilizat atunci când pierderea se modifică; în cele din urmă, raporturile semnal-zgomot ale spectrelor laser de ordinul întâi și de ordinul doi sunt la fel de mari ca 20 dB și, respectiv, 35 dB, ceea ce indică faptul că distanța limită pe care sistemul o poate detecta depășește cu mult 100 km. Prin urmare, stabilitatea termică bună și detectarea la distanță ultra-lungă fac din DFB-RFL un sistem de detectare cu fibră optică de înaltă performanță.
De asemenea, a fost implementat un sistem de detectare a punctelor de 200 km similar cu metoda de mai sus, așa cum se arată în Figura 16. Rezultatele cercetării arată că, datorită distanței mari de detectare a sistemului, raportul semnal-zgomot al semnalului senzorului reflectat este 17 dB în cel mai bun caz, 10 dB în cel mai rău, iar sensibilitatea la temperatură este de 11,3 pm/℃. Sistemul poate realiza măsurători cu mai multe lungimi de undă, care oferă posibilitatea de a măsura informațiile despre temperatură în 11 puncte în același timp. Și acest număr poate fi mărit. După cum se menționează în literatură, un laser cu fibră aleatoare bazat pe 22 de FBG poate funcționa la 22 de lungimi de undă diferite. Cu toate acestea, soluția necesită o pereche de fibre optice de lungime egală, iar cererea de resurse de fibre optice este dublată în comparație cu metoda menționată mai sus.

În 2016, la distanțăAmplificator optic de pompare, ROPA în comunicarea prin fibră optică, folosind câștigul mixt al câștigului activ în fibră activă șiRamancâștig în fibră monomod, analiză teoretică cuprinzătoare și verificare experimentală. Este prezentată o RFL la distanță lungă bazată pe fibră activă în banda de 1,5 μm, așa cum se arată în Figura 17(a). În plus, sistemul laser aleatoriu funcționează bine și în detectarea punctelor la distanță lungă. Luați ca exemplu senzorul de temperatură de tip punct. Lungimea de undă de vârf a capătului de ieșire aleatoriu a laserului din această structură are o relație liniară cu temperatura adăugată la FBG, iar sistemul de senzori are o funcție de multiplexare a diviziunii lungimii de undă, așa cum se arată în Figura 17(b) și (c), așa cum se arată. În special, în comparație cu structura anterioară, această schemă are un prag mai mic și un raport semnal-zgomot mai mare.

În cercetările viitoare, prin proiectarea diferitelor metode de pompare și oglinzi, se așteaptă realizarea unui sistem de detectare ale punctelor laser aleatoriu cu fibre ultra-lungi, cu performanțe superioare.