Прилагане на оптичен произволен лазер в точково сензорно наблюдение на ултра дълги разстояния

На случаен принципоптичен лазер с разпределена обратна връзкавъз основа на усилването на Раман, неговият изходен спектър е потвърден като широк и стабилен при различни условия на околната среда, а позицията на спектъра на генерацията и честотната лента на полуотворената кухина DFB-RFL са същите като добавеното устройство за обратна връзка по точки. Спектрите са силно корелирани. Ако спектралните характеристики на точковото огледало (като FBG) се променят с външната среда, лазерният спектър на произволния лазер с влакна също ще се промени. Въз основа на този принцип, произволните лазери с влакна могат да се използват за реализиране на функции за сензорни точки на свръх дълги разстояния.

В изследователската работа, докладвана през 2012 г., чрез източник на светлина DFB-RFL и отражение на FBG може да се генерира произволна лазерна светлина в оптично влакно с дължина 100 км. Чрез различни структурни проекти, лазерният изход от първи и втори ред може да бъде реализиран съответно, както е показано на фигура 15(а). За структурата от първи ред,източник на помпае 1365 nm лазер, а FBG сензор, съответстващ на дължината на вълната на Стоксовата светлина от първи ред (1 455 nm), е поставен на другия край на влакното. Структурата от втори порядък включва 1 455 nm точково FBG огледало, което е поставено в края на помпата, за да се улесни генерирането на лазерно излъчване, и 1 560 nm FBG сензорът е поставен в далечния край на влакното. Генерираната лазерна светлина се извежда в края на помпата, а температурното отчитане може да бъде реализирано чрез измерване на промяната на дължината на вълната на излъчваната светлина. Типичната връзка между дължината на вълната на генерацията и температурата на FBG е показана на Фигура 15(b).

Причината, поради която тази схема е много привлекателна в практическите приложения, е: На първо място, сензорният елемент е чисто пасивно устройство и може да бъде далеч от демодулатора (повече от 100 km), който се използва в много ултра дълги -приложни среди от разстояние. (Като наблюдение на безопасността на електропроводи, нефтопроводи и газопроводи, високоскоростни железопътни линии и др.) е задължително; В допълнение, информацията, която трябва да бъде измерена, се отразява в областта на дължината на вълната, която се определя само от централната дължина на вълната на FBG сензора, което прави системата в източника на мощност на помпата или оптичното влакно Sensing може да се стабилизира, когато загубата се промени; накрая, съотношенията сигнал/шум на спектрите на генерация от първи и втори ред са съответно до 20 dB и 35 dB, което показва, че граничното разстояние, което системата може да усети, далеч надхвърля 100 km. Следователно, добрата термична стабилност и ултра-дълги разстояния правят DFB-RFL високоефективна система за откриване на оптични влакна.
Внедрена е и 200-километрова система за наблюдение на точки, подобна на горния метод, както е показано на Фигура 16. Резултатите от изследването показват, че поради голямото разстояние на откриване на системата, съотношението сигнал/шум на отразения сензорен сигнал е 17 dB в най-добрия случай, 10 dB в по-лошия случай, а температурната чувствителност е 23,3 pm/℃. Системата може да реализира многовълново измерване, което предоставя възможност за измерване на температурната информация на 11 точки едновременно. И този брой може да се увеличи. Както е споменато в литературата, произволен лазер с влакна, базиран на 22 FBG, може да работи при 22 различни дължини на вълната. Решението обаче изисква двойка оптични влакна с еднаква дължина и търсенето на ресурси от оптични влакна се удвоява в сравнение с гореспоменатия метод.

През 2016 г. ДистанционноОптичен помпащ усилвател, ROPA в комуникацията с оптични влакна, използвайки смесеното усилване на активното усилване в активното влакно иРаманпечалба в едномодово влакно, изчерпателен теоретичен анализ и експериментална проверка. Представен е RFL на дълги разстояния, базиран на активно влакно в обхвата 1,5 μm, както е показано на Фигура 17(a). В допълнение, произволната лазерна система също се представя добре при засичане на точки на дълги разстояния. Вземете за пример точковия температурен сензор. Пиковата дължина на вълната на произволния лазерен изходен край на тази структура има линейна връзка с температурата, добавена към FBG, а сензорната система има мултиплексираща функция с разделяне на дължината на вълната, както е показано на Фигура 17 (b) и (c), както е показано. По-специално, в сравнение с предишната структура, тази схема има по-нисък праг и по-високо съотношение сигнал/шум.

В бъдещите изследвания, чрез проектиране на различни методи за изпомпване и огледала, се очаква да се реализира система за произволно лазерно сензорно измерване на влакна на ултра дълги разстояния с превъзходна производителност.