Dağıtılmış Algılamada Fiber Rastgele Lazer Uygulaması

2013 yılında, üst düzey DFB-RFL pompayı temel alan yeni bir DRA konsepti önerildi ve deneylerle doğrulandı. DFB-RFL'nin benzersiz yarı açık boşluk yapısı nedeniyle, geri bildirim mekanizması yalnızca fiberde rastgele dağıtılan Rayleigh saçılımına dayanır. Üretilen yüksek dereceli rastgele lazerin spektral yapısı ve çıkış gücü, mükemmel sıcaklık duyarsızlığı sergiler, bu nedenle Üst düzey DFB-RFL, çok kararlı, düşük gürültülü, tamamen dağıtılmış bir pompa kaynağı oluşturabilir. Şekil 13(a)'da gösterilen deney, yüksek dereceli DFB-RFL'ye dayanan dağıtılmış Raman amplifikasyonu kavramını doğrular ve Şekil 13(b), farklı pompa güçleri altında şeffaf iletim durumundaki kazanç dağılımını gösterir. Karşılaştırmadan, 2,5 dB kazanç düzlüğü ile çift yönlü ikinci derece pompalamanın en iyisi olduğu, ardından geriye doğru ikinci derece rastgele lazer pompalamanın (3,8 dB) geldiği, ileri rastgele lazer pompalamanın ise birinci dereceye yakın olduğu görülebilir. sırasıyla çift yönlü pompalama 5,5 dB ve 4,9 dB'de, geriye doğru DFB-RFL pompalama performansı daha düşük ortalama kazanç ve kazanç dalgalanmasıdır. Aynı zamanda, bu deneyde ileri DFB-RFL pompasının şeffaf iletim penceresindeki etkin gürültü değeri, çift yönlü birinci derece pompanınkinden 2,3 dB ve çift yönlü ikinci derece pompanınkinden 1,3 dB daha düşüktür. . Geleneksel DRA ile karşılaştırıldığında bu çözüm, göreceli yoğunluktaki gürültü aktarımının bastırılmasında ve tam aralıkta dengeli iletim/algılamanın gerçekleştirilmesinde bariz kapsamlı avantajlara sahiptir ve rastgele lazer sıcaklığa karşı duyarsızdır ve iyi bir stabiliteye sahiptir. Bu nedenle, üst düzey DFB-RFL'ye dayanan DRA, uzun mesafeli fiber optik iletim/algılama için düşük gürültülü ve kararlı dağıtılmış dengeli amplifikasyon sağlar ve ultra uzun mesafeli rölesiz iletim ve algılamayı gerçekleştirme potansiyeline sahiptir. .

Dağıtılmış Fiber Algılama (DFS), fiber optik algılama teknolojisi alanında önemli bir dal olarak aşağıdaki olağanüstü avantajlara sahiptir: Optik fiberin kendisi, algılama ve iletimi entegre eden bir sensördür; fiber optik yol üzerindeki her noktanın sıcaklığını sürekli olarak algılayabilir. Gerilme vb. fiziksel parametrelerin mekansal dağılımı ve değişim bilgileri; Tek bir optik fiber, yüzbinlerce noktaya kadar sensör bilgisi elde edebilir ve bu, şu anda en uzun mesafeli ve en büyük kapasiteli sensör ağını oluşturabilir. DFS teknolojisinin, enerji nakil kabloları, petrol ve gaz boru hatları, yüksek hızlı demiryolları, köprüler ve tüneller gibi ulusal ekonomi ve insanların geçimiyle ilgili önemli tesislerin güvenlik izlemesi alanında geniş uygulama olanakları vardır. Ancak uzun mesafeli, yüksek uzaysal çözünürlüklü ve ölçüm doğruluğuna sahip DFS'yi gerçekleştirmek için, fiber kaybının neden olduğu büyük ölçekli düşük hassasiyetli bölgeler, doğrusal olmamanın neden olduğu spektral genişleme ve yerelleşmemenin neden olduğu sistem hataları gibi zorluklar hala mevcuttur.
Üst düzey DFB-RFL'yi temel alan DRA teknolojisi, düz kazanç, düşük gürültü ve iyi stabilite gibi benzersiz özelliklere sahiptir ve DFS uygulamalarında önemli bir rol oynayabilir. İlk olarak, optik fibere uygulanan sıcaklığı veya gerilimi ölçmek için BOTDA'ya uygulanır. Deney cihazı, ikinci dereceden rastgele lazer ve birinci dereceden düşük gürültülü LD'den oluşan hibrit pompalama yönteminin kullanıldığı Şekil 14(a)'da gösterilmektedir. Deneysel sonuçlar, 154,4 km uzunluğa sahip BOTDA sisteminin Şekil 14(b) ve (c)'de gösterildiği gibi 5 m uzaysal çözünürlüğe ve ±1,4 OC sıcaklık doğruluğuna sahip olduğunu göstermektedir. Ek olarak, titreşim/bozulma tespiti için faza duyarlı optik zaman alanı reflektometresinin (Φ-OTDR) algılama mesafesini artırmak için üst düzey DFB-RFL DRA teknolojisi uygulandı ve 175 km 25 m uzamsal rekor algılama mesafesi elde edildi. çözünürlük. 2019 yılında, ileri ikinci dereceden RFLA ve geriye doğru üçüncü dereceden fiber rastgele lazer amplifikasyonunun karıştırılmasıyla FU Y ve ark. Tekrarlayıcısız BOTDA'nın algılama menzilini 175 km'ye çıkardı. Bildiğimiz kadarıyla bu sistem şu ana kadar rapor edildi. BOTDA'nın tekrarlayıcısız en uzun mesafe ve en yüksek kalite faktörü (Liyakat Tablosu, FoM). Bu, üçüncü dereceden fiber rastgele lazer amplifikasyonunun dağıtılmış bir fiber optik algılama sistemine uygulandığı ilk seferdir. Bu sistemin gerçekleştirilmesi, yüksek dereceli fiber rastgele lazer amplifikasyonunun yüksek ve düz kazanç dağılımı sağlayabildiğini ve tolere edilebilir bir gürültü seviyesine sahip olduğunu doğrulamaktadır.