Toepassing van Fiber Random Laser bij puntdetectie op ultralange afstand

willekeurigfiberlaser met gedistribueerde feedbackop basis van Raman-versterking heeft zijn uitgang spectrum werd bevestigd breed en stabiel zijn onder verschillende milieuomstandigheden en het lasermedium spectrum positie en de bandbreedte van de half-open holte DFB-RFL is gelijk aan de toegevoegde letter terugkoppelingsapparaat De spectra zijn uiterst gecorreleerd. Als de spectrale kenmerken van de puntspiegel (zoals FBG) veranderen met de externe omgeving, zal ook het laserspectrum van de willekeurige fiberlaser veranderen. Op basis van dit principe kunnen willekeurige fiberlasers worden gebruikt om puntdetectiefuncties op ultralange afstand te realiseren.

In het onderzoekswerk dat in 2012 werd gerapporteerd, kan door middel van een DFB-RFL-lichtbron en FBG-reflectie willekeurig laserlicht worden gegenereerd in een 100 km lange optische vezel. Door verschillende structurele ontwerpen kan respectievelijk de eerste-orde en tweede-orde laseroutput worden gerealiseerd, zoals getoond in figuur 15(a). Voor de eerste-ordestructuur geldt depomp bronis een laser van 1 365 nm en aan het andere uiteinde van de vezel is een FBG-sensor geplaatst die overeenkomt met de golflengte van het eerste-orde Stokes-licht (1 455 nm). De structuur van de tweede orde omvat een FBG-spiegel van 1 455 nm, die aan het uiteinde van de pomp wordt geplaatst om het genereren van laserstraling te vergemakkelijken, en de FBG-sensor van 1 560 nm wordt aan het uiteinde van de vezel geplaatst. Het gegenereerde laserlicht wordt afgegeven aan de pompzijde en temperatuurmeting kan worden gerealiseerd door de golflengteverandering van het uitgestraalde licht te meten. De typische relatie tussen de lasergolflengte en de temperatuur van de FBG wordt weergegeven in figuur 15(b).

De reden waarom dit schema in praktische toepassingen erg aantrekkelijk is, is: Ten eerste is het sensorelement een puur passief apparaat en kan het ver verwijderd zijn van de demodulator (meer dan 100 km), die wordt gebruikt in veel ultralange -toepassingsomgevingen op afstand. (zoals veiligheidsbewaking van hoogspanningsleidingen, olie- en gasleidingen, hogesnelheidslijnen, enz.) is een must; Bovendien wordt de te meten informatie weerspiegeld in het golflengtedomein, dat alleen wordt bepaald door de middengolflengte van de FBG-sensor, waardoor het systeem in de pompbronvoeding of optische vezel kan worden gestabiliseerd wanneer het verlies verandert; ten slotte zijn de signaal-ruisverhoudingen van de eerste-orde en tweede-orde laserspectra zo hoog als respectievelijk 20 dB en 35 dB, wat aangeeft dat de grensafstand die het systeem kan waarnemen veel groter is dan 100 km. Daarom maken een goede thermische stabiliteit en ultralange afstandsdetectie DFB-RFL tot een hoogwaardig detectiesysteem voor optische vezels.
Een 200 km puntdetectiesysteem vergelijkbaar met de bovenstaande methode is ook geïmplementeerd, zoals weergegeven in figuur 16. De onderzoeksresultaten laten zien dat vanwege de lange detectieafstand van het systeem, de signaal-ruisverhouding van het gereflecteerde sensorsignaal is 17 dB in het beste geval, 10 dB in het slechtste geval, en de temperatuurgevoeligheid is 23,3 pm/℃. Het systeem kan multi-golflengtemetingen realiseren, wat de mogelijkheid biedt om de temperatuurinformatie van 11 punten tegelijkertijd te meten. En dit aantal kan worden verhoogd. Zoals vermeld in de literatuur, kan een willekeurige fiberlaser op basis van 22 FBG's werken op 22 verschillende golflengten. De oplossing vereist echter een paar optische vezels van gelijke lengte en de vraag naar optische vezelbronnen is verdubbeld in vergelijking met de bovengenoemde methode.

In 2016, op afstandOptische pompversterker, ROPA in optische vezelcommunicatie, gebruikmakend van de gemengde versterking van actieve versterking in actieve vezel enRamanwinst in single-mode glasvezel, uitgebreide theoretische analyse en experimentele verificatie. Een langeafstands-RFL op basis van actieve vezels in de 1,5 m-band wordt weergegeven, zoals weergegeven in figuur 17(a). Bovendien presteert het willekeurige lasersysteem ook goed bij puntdetectie op grote afstand. Neem als voorbeeld de temperatuursensor van het punttype. De piekgolflengte van het willekeurige laseruitgangseinde van deze structuur heeft een lineaire relatie met de temperatuur die aan de FBG wordt toegevoegd, en het sensorsysteem heeft een multiplexfunctie voor golflengteverdeling, zoals weergegeven in figuur 17(b) en (c) zoals weergegeven. In vergelijking met de vorige structuur heeft dit schema met name een lagere drempel en een hogere signaal-ruisverhouding.

In het toekomstige onderzoek, door het ontwerp van verschillende pompmethoden en spiegels, wordt verwacht dat het een ultra-lange afstand fiber random laser point-sensing systeem met superieure prestaties zal realiseren.