Anvendelse af Fiber Random Laser i Ultra-langdistance Point Sensing

Tilfældigtdistribueret feedback fiberlaserbaseret på Raman-forstærkning er dets udgangsspektrum blevet bekræftet at være bredt og stabilt under forskellige miljøforhold, og laserspektrets position og båndbredde af den halvåbne kavitet DFB-RFL er den samme som den tilføjede punktfeedback-enhed. Spektrene er meget korreleret. Hvis punktspejlets spektrale karakteristika (såsom FBG) ændrer sig med det ydre miljø, vil laserspektret for den tilfældige fiberlaser også ændre sig. Baseret på dette princip kan fiber tilfældige lasere bruges til at realisere ultra-langdistance punkt-sansningsfunktioner.

I forskningsarbejdet rapporteret i 2012, gennem en DFB-RFL lyskilde og FBG refleksion, kan tilfældigt laserlys genereres i en 100 km lang optisk fiber. Gennem forskellige strukturelle designs kan førsteordens og andenordens laseroutput realiseres, som vist i figur 15(a). For førsteordens strukturenpumpekildeer en 1 365 nm laser, og en FBG-sensor, der matcher bølgelængden af ​​førsteordens Stokes-lys (1 455 nm) er placeret på den anden ende af fiberen. Andenordens strukturen omfatter et 1 455 nm spot FBG spejl, som er placeret på pumpens ende for at gøre det lettere at generere lasering, og 1 560 nm FBG sensoren er placeret i den fjerneste ende af fiberen. Det genererede laserlys udsendes ved pumpens ende, og temperaturføling kan realiseres ved at måle bølgelængdeændringen af ​​det udsendte lys. Det typiske forhold mellem laserbølgelængden og temperaturen af ​​FBG er vist i figur 15(b).

Grunden til, at denne ordning er meget attraktiv i praktiske applikationer er: Først og fremmest er sensorelementet en ren passiv enhed, og det kan være langt væk fra demodulatoren (mere end 100 km), som bruges i mange ultralange -distanceapplikationsmiljøer. (Såsom sikkerhedsovervågning af elledninger, olie- og gasrørledninger, højhastighedsjernbanespor osv.) er et must; Derudover afspejles informationen, der skal måles, i bølgelængdedomænet, som kun bestemmes af FBG-sensorens midterbølgelængde, hvilket gør, at systemet i pumpekilden strøm eller optisk fiber Sensing kan stabiliseres, når tabet ændres; endelig er signal-til-støj-forholdene for førsteordens og andenordens laserspektre så høje som henholdsvis 20 dB og 35 dB, hvilket indikerer, at grænseafstanden, som systemet kan registrere, langt overstiger 100 km. Derfor gør god termisk stabilitet og ultra-lang-distance sensing DFB-RFL til et højtydende optisk fiber sensing system.
Et 200 km punktregistreringssystem svarende til ovenstående metode er også blevet implementeret, som vist i figur 16. Forskningsresultaterne viser, at på grund af systemets lange føleafstand er signal-støjforholdet for det reflekterede sensorsignal 17 dB i bedste fald, 10 dB i værste tilfælde, og temperaturfølsomheden er 23,3 pm/℃. Systemet kan realisere multi-bølgelængdemåling, hvilket giver mulighed for at måle temperaturinformationen på 11 punkter på samme tid. Og dette tal kan øges. Som nævnt i litteraturen kan en fiberrandom laser baseret på 22 FBG'er arbejde ved 22 forskellige bølgelængder. Løsningen kræver dog et par optiske fibre af samme længde, og efterspørgslen efter optiske fiberressourcer er fordoblet sammenlignet med den førnævnte metode.

I 2016, RemoteOptisk pumpeforstærker, ROPA i optisk fiberkommunikation, ved hjælp af den blandede forstærkning af aktiv forstærkning i aktiv fiber ogRamangevinst i single-mode fiber, omfattende teoretisk analyse og eksperimentel verifikation. En langdistance RFL baseret på aktiv fiber i 1,5 ¼m båndet er vist som vist i figur 17(a). Derudover klarer det tilfældige lasersystem sig også godt i langdistance-punktregistrering. Tag temperatursensoren af ​​punkttype som et eksempel. Spidsbølgelængden af ​​den tilfældige laserudgangsende af denne struktur har et lineært forhold til temperaturen tilføjet til FBG, og sensorsystemet har en bølgelængdedelingsmultipleksfunktion, som vist i figur 17(b) og (c) som vist. Især sammenlignet med den tidligere struktur har denne ordning en lavere tærskel og et højere signal-til-støj-forhold.

I den fremtidige forskning, gennem design af forskellige pumpemetoder og spejle, forventes det at realisere et ultra-lang-distance fiber tilfældigt laser punkt-sensor system med overlegen ydeevne.