Застосування волоконного випадкового лазера для наддалеких точкових зондування

Довільноволоконний лазер із розподіленим зворотним зв'язкомна основі коефіцієнта підсилення раманівського ефекту підтверджено, що його вихідний спектр є широким і стабільним в різних умовах навколишнього середовища, а положення спектру генерації та пропускна здатність напіввідкритого резонатора DFB-RFL є такими ж, як доданий пристрій зворотного зв'язку з точкою. Спектри дуже високо співвіднесені. Якщо спектральні характеристики точкового дзеркала (наприклад, FBG) змінюються із зовнішнім середовищем, то змінюватиметься і спектр генерації волоконного випадкового лазера. Виходячи з цього принципу, волоконні випадкові лазери можна використовувати для реалізації функцій точкового зондування на наддальній відстані.

У дослідницькій роботі, про яку повідомлялося в 2012 році, за допомогою джерела світла DFB-RFL і відбиття FBG можна генерувати випадкове лазерне світло в оптичному волокні довжиною 100 км. За допомогою різних структурних конструкцій можна реалізувати вихід лазера першого та другого порядку відповідно, як показано на малюнку 15(а). Для структури першого порядку, theджерело насосає лазером 1365 нм, а датчик FBG, що відповідає довжині хвилі стоксового світла першого порядку (1 455 нм), розміщений на іншому кінці волокна. Структура другого порядку включає точкове дзеркало FBG 1455 нм, яке розміщене на кінці насоса, щоб полегшити генерацію генерації, а датчик FBG 1560 нм розміщено на дальньому кінці волокна. Створене лазерне світло виводиться на кінці насоса, і датчик температури може бути реалізований шляхом вимірювання зміни довжини хвилі випромінюваного світла. Типове співвідношення між довжиною хвилі генерації та температурою FBG показано на малюнку 15(b).

Причина, чому ця схема є дуже привабливою для практичного застосування, полягає в тому, що чутливий елемент є чистим пасивним пристроєм, і він може бути далеко від демодулятора (більше 100 км), який використовується в багатьох наддовгих -середовища дистанційного застосування. (наприклад, моніторинг безпеки ліній електропередач, нафто- та газопроводів, швидкісних залізничних колій тощо) є обов'язковим; Крім того, інформація, що підлягає вимірюванню, відображається в області довжини хвилі, яка визначається лише центральною довжиною хвилі датчика FBG, завдяки чому систему в джерелі накачування або оптичному волокні можна стабілізувати, коли втрати змінюються; нарешті, відношення сигнал/шум у спектрах генерації першого і другого порядку досягають 20 дБ і 35 дБ відповідно, що вказує на те, що гранична відстань, яку може відчути система, значно перевищує 100 км. Таким чином, хороша термостабільність і наддалеке зондування роблять DFB-RFL високопродуктивною системою оптико-волоконного датчика.
Також була реалізована система точкового зондування на відстані 200 км, подібна до описаного вище методу, як показано на рисунку 16. Результати дослідження показують, що через велику відстань зондування системи відношення сигнал/шум відбитого сигналу датчика становить 17 дБ в кращому випадку, 10 дБ у гіршому, а температурна чутливість становить 23,3 вечора/℃. Система може реалізувати багатохвильове вимірювання, що дає можливість вимірювати температурну інформацію 11 точок одночасно. І цю кількість можна збільшити. Як згадувалося в літературі, волоконний випадковий лазер на основі 22 FBG може працювати на 22 різних довжинах хвилі. Однак рішення вимагає пари оптичних волокон однакової довжини, а потреба в ресурсах оптичного волокна подвоюється в порівнянні з вищезгаданим методом.

У 2016 році ДистанційноОптичний підсилювач накачування, ROPA в оптоволоконному зв'язку, використовуючи змішане посилення активного посилення в активному волокні таРаманвиграш в одномодовому волокні, всебічний теоретичний аналіз та експериментальна перевірка. Далека RFL на основі активного волокна в діапазоні 1,5 μm представлена, як показано на малюнку 17(a). Крім того, випадкова лазерна система також добре працює в зондуванні на великій відстані. Візьмемо для прикладу датчик температури точкового типу. Пікова довжина хвилі випадкового лазерного вихідного кінця цієї структури має лінійну залежність від температури, доданої до FBG, і сенсорна система має функцію мультиплексування з поділом довжини хвилі, як показано на малюнку 17(b) і (c), як показано. Зокрема, у порівнянні з попередньою структурою, ця схема має нижчий поріг і вищий відношення сигнал/шум.

У майбутніх дослідженнях, завдяки розробці різних методів накачування та дзеркал, очікується, що буде реалізована волоконна система випадкового лазерного датчика на наддалекі відстані з високою продуктивністю.