Applicazione del laser a fibra casuale nel rilevamento di punti a distanza ultra lunga

A casolaser a fibra a feedback distribuitobasato sul guadagno Raman, è stato confermato che il suo spettro di uscita è ampio e stabile in diverse condizioni ambientali e la posizione dello spettro laser e la larghezza di banda della cavità semiaperta DFB-RFL è la stessa del dispositivo di feedback del punto aggiunto Gli spettri sono altamente correlato. Se le caratteristiche spettrali dello specchio puntiforme (come FBG) cambiano con l'ambiente esterno, cambierà anche lo spettro laser del laser a fibra casuale. Sulla base di questo principio, i laser casuali in fibra possono essere utilizzati per realizzare funzioni di rilevamento del punto a distanza ultra lunga.

Nel lavoro di ricerca riportato nel 2012, attraverso una sorgente luminosa DFB-RFL e riflessione FBG, è possibile generare luce laser casuale in una fibra ottica lunga 100 km. Attraverso diversi progetti strutturali, è possibile realizzare rispettivamente l'output laser del primo e del secondo ordine, come mostrato nella Figura 15 (a). Per la struttura del primo ordine, ilsorgente della pompaè un laser da 1 365 nm e un sensore FBG corrispondente alla lunghezza d'onda della luce Stokes del primo ordine (1 455 nm) è posizionato sull'altra estremità della fibra. La struttura del secondo ordine include uno specchio FBG spot da 1 455 nm, che è posizionato sull'estremità della pompa per facilitare la generazione del laser, e il sensore FBG da 1 560 nm è posizionato all'estremità della fibra. La luce laser generata viene emessa all'estremità della pompa e il rilevamento della temperatura può essere realizzato misurando la variazione della lunghezza d'onda della luce emessa. La tipica relazione tra la lunghezza d'onda del laser e la temperatura dell'FBG è mostrata nella Figura 15 (b).

Il motivo per cui questo schema è molto interessante nelle applicazioni pratiche è: Innanzitutto, l'elemento sensibile è un dispositivo passivo puro e può essere lontano dal demodulatore (più di 100 km), che viene utilizzato in molti - ambienti applicativi a distanza. (Come il monitoraggio della sicurezza di linee elettriche, oleodotti e gasdotti, binari ad alta velocità, ecc.) è un must; Inoltre, le informazioni da misurare vengono riflesse nel dominio della lunghezza d'onda, che è determinato solo dalla lunghezza d'onda centrale del sensore FBG, rendendo il sistema nella sorgente di alimentazione della pompa o nella fibra ottica Il rilevamento può essere stabilizzato quando la perdita cambia; infine, i rapporti segnale-rumore degli spettri laser del primo e del secondo ordine sono rispettivamente di 20 dB e 35 dB, indicando che la distanza limite che il sistema può rilevare supera di gran lunga i 100 km. Pertanto, la buona stabilità termica e il rilevamento a distanza ultra lunga rendono DFB-RFL un sistema di rilevamento in fibra ottica ad alte prestazioni.
È stato inoltre implementato un sistema di rilevamento puntiforme di 200 km simile al metodo precedente, come mostrato nella Figura 16. I risultati della ricerca mostrano che, a causa della lunga distanza di rilevamento del sistema, il rapporto segnale/rumore del segnale riflesso del sensore è 17 dB nel migliore dei casi, 10 dB nel peggiore dei casi e la sensibilità alla temperatura è 23,3 pm/℃. Il sistema può realizzare misurazioni multi-lunghezza d'onda, che offre la possibilità di misurare le informazioni sulla temperatura di 11 punti contemporaneamente. E questo numero può essere aumentato. Come accennato in letteratura, un laser a fibra random basato su 22 FBG può lavorare a 22 diverse lunghezze d'onda. Tuttavia, la soluzione richiede una coppia di fibre ottiche di uguale lunghezza e la richiesta di risorse in fibra ottica è raddoppiata rispetto al metodo sopra menzionato.

Nel 2016, a distanzaAmplificatore di pompaggio ottico, ROPA nella comunicazione in fibra ottica, utilizzando il guadagno misto di guadagno attivo in fibra attiva eRamanguadagno in fibra monomodale, analisi teorica completa e verifica sperimentale. Viene presentato un RFL a lunga distanza basato su fibra attiva nella banda di 1,5 μm, come mostrato nella figura 17(a). Inoltre, il sistema laser casuale funziona bene anche nel rilevamento di punti a lunga distanza. Prendi come esempio il sensore di temperatura a punti. La lunghezza d'onda di picco dell'estremità di uscita laser casuale di questa struttura ha una relazione lineare con la temperatura aggiunta all'FBG e il sistema di sensori ha una funzione di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda, come mostrato nella Figura 17 (b) e ( c) come mostrato. In particolare, rispetto alla struttura precedente, questo schema ha una soglia più bassa e un rapporto segnale/rumore più elevato.

Nella ricerca futura, attraverso la progettazione di diversi metodi di pompaggio e specchi, si prevede di realizzare un sistema di rilevamento del punto laser casuale a fibra ultra-lunga con prestazioni superiori.