Påføring av Fiber Random Laser i Ultra-langdistanse Point Sensing

Tilfeldigdistribuert feedback fiberlaserbasert på Raman-forsterkning, har utgangsspekteret blitt bekreftet å være bredt og stabilt under forskjellige miljøforhold, og laserspekterets posisjon og båndbredde til det halvåpne hulrommet DFB-RFL er det samme som den ekstra punkttilbakekoblingsenheten. Spektrene er svært korrelert. Hvis spektralegenskapene til punktspeilet (som FBG) endres med det ytre miljøet, vil også laserspekteret til den tilfeldige fiberlaseren endres. Basert på dette prinsippet, kan fiber tilfeldige lasere brukes til å realisere ultra-langdistanse punktfølende funksjoner.

I forskningsarbeidet rapportert i 2012, gjennom en DFB-RFL lyskilde og FBG refleksjon, kan tilfeldig laserlys genereres i en 100 km lang optisk fiber. Gjennom ulike strukturelle design kan første-ordens og andre-ordens laserutgang realiseres, som vist i figur 15(a). For førsteordens struktur,pumpekildeer en 1 365 nm laser, og en FBG-sensor som matcher bølgelengden til førsteordens Stokes-lys (1 455 nm) er plassert på den andre enden av fiberen. Andreordens strukturen inkluderer et 1 455 nm punkt FBG-speil, som er plassert på pumpeenden for å gjøre det lettere å generere lasering, og 1 560 nm FBG-sensoren er plassert ytterst på fiberen. Det genererte laserlyset sendes ut ved pumpeenden, og temperaturføling kan realiseres ved å måle bølgelengdeendringen til det utsendte lyset. Det typiske forholdet mellom laserbølgelengden og temperaturen til FBG er vist i figur 15(b).

Grunnen til at denne ordningen er veldig attraktiv i praktiske applikasjoner er: For det første er sensorelementet en ren passiv enhet, og den kan være langt unna demodulatoren (mer enn 100 km), som brukes i mange ultralange -avstandsapplikasjonsmiljøer. (Slik som sikkerhetsovervåking av kraftledninger, olje- og gassrørledninger, høyhastighetsbaner osv.) er et must; I tillegg reflekteres informasjonen som skal måles i bølgelengdedomenet, som kun bestemmes av senterbølgelengden til FBG-sensoren, noe som gjør at systemet i pumpekilden strøm eller optisk fiber Sensing kan stabiliseres når tapet endres; til slutt er signal-til-støy-forholdene til førsteordens og andreordens laserspektra så høye som henholdsvis 20 dB og 35 dB, noe som indikerer at grenseavstanden som systemet kan registrere langt overstiger 100 km. Derfor gjør god termisk stabilitet og ultra-langdistanseføling DFB-RFL til et høyytelses optisk fiberfølingssystem.
Et 200 km punktsensorsystem som ligner på metoden ovenfor er også implementert, som vist i figur 16. Forskningsresultatene viser at på grunn av den lange sensoravstanden til systemet er signal-til-støy-forholdet til det reflekterte sensorsignalet. 17 dB i beste fall, 10 dB i verste fall, og temperaturfølsomheten er 23,3 pm/℃. Systemet kan realisere multi-bølgelengdemåling, som gir mulighet til å måle temperaturinformasjonen til 11 punkter samtidig. Og dette tallet kan økes. Som nevnt i litteraturen kan en tilfeldig fiberlaser basert på 22 FBG-er fungere ved 22 forskjellige bølgelengder. Løsningen krever imidlertid et par optiske fibre av lik lengde, og etterspørselen etter optiske fiberressurser er doblet sammenlignet med den nevnte metoden.

I 2016, RemoteOptisk pumpeforsterker, ROPA i optisk fiberkommunikasjon, ved å bruke blandet forsterkning av aktiv forsterkning i aktiv fiber ogRamangevinst i single-mode fiber, omfattende teoretisk analyse og eksperimentell verifikasjon. En langdistanse RFL basert på aktiv fiber i 1,5 ¼m båndet er presentert, som vist i figur 17(a). I tillegg yter det tilfeldige lasersystemet også godt i langdistansepunktregistrering. Ta temperatursensoren av punkttype som et eksempel. Toppbølgelengden til den tilfeldige laserutgangsenden av denne strukturen har et lineært forhold til temperaturen lagt til FBG, og sensorsystemet har en bølgelengdedelingsmultipleksingsfunksjon, som vist i figur 17(b) og (c) som vist. Spesielt, sammenlignet med den forrige strukturen, har denne ordningen en lavere terskel og et høyere signal-til-støy-forhold.

I fremtidig forskning, gjennom design av forskjellige pumpemetoder og speil, forventes det å realisere et ultra-langdistanse fiber tilfeldig laserpunktsensorsystem med overlegen ytelse.