Ultra-uzun mesafeli Nokta Algılamada Fiber Rastgele Lazer Uygulaması

rastgeledağıtılmış geri beslemeli fiber lazerRaman kazancına dayalı olarak, çıkış spektrumunun farklı çevresel koşullar altında geniş ve kararlı olduğu onaylanmıştır ve yarı açık boşluklu DFB-RFL'nin kalıcı spektrum konumu ve bant genişliği, eklenen nokta geri besleme cihazı ile aynıdır. korelasyonlu. Nokta aynanın (FBG gibi) spektral özellikleri dış ortamla değişirse, fiber rastgele lazerin kalıcı spektrumu da değişecektir. Bu prensibe dayanarak, ultra uzun mesafeli nokta algılama işlevlerini gerçekleştirmek için fiber rastgele lazerler kullanılabilir.

2012 yılında rapor edilen araştırma çalışmasında, bir DFB-RFL ışık kaynağı ve FBG yansıması ile 100 km uzunluğundaki bir optik fiberde rastgele lazer ışığı üretilebilmektedir. Farklı yapısal tasarımlar aracılığıyla, Şekil 15(a)'da gösterildiği gibi, sırasıyla birinci ve ikinci dereceden lazer çıktısı gerçekleştirilebilir. Birinci dereceden yapı için,pompa kaynağı1 365 nm lazerdir ve fiberin diğer ucuna birinci dereceden Stokes ışığının (1 455 nm) dalga boyuna uyan bir FBG sensörü yerleştirilmiştir. İkinci dereceden yapı, lazer oluşturmayı kolaylaştırmak için pompa ucuna yerleştirilen 1 455 nm nokta FBG aynası ve fiberin uzak ucuna 1 560 nm FBG sensörü yerleştirilmiş. Üretilen lazer ışığı pompa ucundan çıkar ve yayılan ışığın dalga boyu değişimi ölçülerek sıcaklık algılaması gerçekleştirilebilir. Kalıcı dalga boyu ile FBG'nin sıcaklığı arasındaki tipik ilişki Şekil 15(b)'de gösterilmektedir.

Bu şemanın pratik uygulamalarda çok çekici olmasının nedeni şudur: Her şeyden önce, algılama elemanı saf pasif bir cihazdır ve birçok ultra uzun yolda kullanılan demodülatörden (100 km'den fazla) uzakta olabilir. -mesafe uygulama ortamları. (Elektrik hatlarının, petrol ve gaz boru hatlarının, yüksek hızlı tren raylarının vb. güvenlik izlemesi gibi) bir zorunluluktur; Ek olarak, ölçülecek bilgi, sadece FBG sensörünün merkez dalga boyu tarafından belirlenen dalga boyu alanına yansıtılır, bu da sistemin pompa kaynağı gücünde veya fiber optikte kayıp değiştiğinde algılamanın stabilize edilmesini sağlar; son olarak, birinci ve ikinci derece lazer spektrumlarının sinyal-gürültü oranları sırasıyla 20 dB ve 35 dB kadar yüksektir, bu da sistemin algılayabileceği sınır mesafesinin 100 km'yi çok aştığını gösterir. Bu nedenle, iyi termal kararlılık ve ultra uzun mesafe algılama, DFB-RFL'yi yüksek performanslı bir optik fiber algılama sistemi yapar.
Şekil 16'da gösterildiği gibi, yukarıdaki yönteme benzer 200 km'lik bir nokta algılama sistemi de uygulanmıştır. Araştırma sonuçları, sistemin uzun algılama mesafesi nedeniyle, yansıyan sensör sinyalinin sinyal-gürültü oranının düşük olduğunu göstermektedir. En iyi durumda 17 dB, daha kötü durumda 10 dB ve sıcaklık hassasiyeti 11,3 pm/℃'dir. Sistem, aynı anda 11 noktanın sıcaklık bilgisini ölçme imkanı sağlayan çoklu dalga boyu ölçümü gerçekleştirebilir. Ve bu sayı artırılabilir. Literatürde bahsedildiği gibi 22 FBG'ye dayalı bir fiber rastgele lazer 22 farklı dalga boyunda çalışabilir. Bununla birlikte, çözüm, eşit uzunlukta bir çift optik fiber gerektirir ve fiber optik kaynaklara olan talep, yukarıda belirtilen yöntemle karşılaştırıldığında iki katına çıkar.

2016 yılında, UzaktanOptik Pompalama Amplifikatörü, Optik fiber iletişimde ROPA, aktif fiberde karışık aktif kazancın kullanılması veRamantek modlu fiberde kazanç, kapsamlı teorik analiz ve deneysel doğrulama. 1.5 μm bandında aktif fibere dayalı uzun mesafeli bir RFL, Şekil 17(a)'da gösterildiği gibi sunulmaktadır. Ek olarak, rastgele lazer sistemi, uzun mesafeli nokta algılamada da iyi performans gösterir. Örnek olarak nokta tipi sıcaklık sensörünü alın. Bu yapının rastgele lazer çıkış ucunun tepe dalga boyu, FBG'ye eklenen sıcaklıkla doğrusal bir ilişkiye sahiptir ve sensör sistemi, Şekil 17(b) ve (c)'de gösterildiği gibi bir dalga boyu bölmeli çoğullama işlevine sahiptir. Özellikle, önceki yapı ile karşılaştırıldığında, bu şema daha düşük bir eşiğe ve daha yüksek bir sinyal-gürültü oranına sahiptir.

Gelecekteki araştırmalarda, farklı pompalama yöntemleri ve aynaların tasarımıyla, üstün performansa sahip ultra uzun mesafeli fiber rastgele lazer nokta algılama sistemini gerçekleştirmesi bekleniyor.