Penggunaan Laser Rawak Gentian dalam Penderiaan Titik Ultra-jarak jauh

Secara rawaklaser gentian maklum balas yang diedarkanberdasarkan keuntungan Raman, spektrum keluarannya telah disahkan luas dan stabil di bawah keadaan persekitaran yang berbeza, dan kedudukan spektrum pengikat dan lebar jalur rongga separuh terbuka DFB-RFL adalah sama dengan peranti maklum balas titik tambahan Spektrumnya sangat tinggi. berkorelasi. Jika ciri spektrum cermin mata (seperti FBG) berubah dengan persekitaran luaran, spektrum pengelasan laser rawak gentian juga akan berubah. Berdasarkan prinsip ini, laser rawak gentian boleh digunakan untuk merealisasikan fungsi pengesan titik ultra-jarak jauh.

Dalam kerja penyelidikan yang dilaporkan pada 2012, melalui sumber cahaya DFB-RFL dan pantulan FBG, cahaya laser rawak boleh dijana dalam gentian optik sepanjang 100 km. Melalui reka bentuk struktur yang berbeza, output laser tertib pertama dan kedua boleh direalisasikan masing-masing, seperti ditunjukkan dalam Rajah 15(a). Untuk struktur tertib pertama, yangsumber pamialah laser 1 365 nm, dan penderia FBG yang sepadan dengan panjang gelombang cahaya Stokes tertib pertama (1 455 nm) diletakkan pada hujung gentian yang satu lagi. Struktur tertib kedua termasuk cermin titik FBG 1 455 nm, yang diletakkan pada hujung pam untuk memudahkan penjanaan pengikat, dan sensor FBG 1 560 nm diletakkan di hujung gentian. Cahaya pengikat yang dijana dikeluarkan pada hujung pam, dan pengesan suhu boleh direalisasikan dengan mengukur perubahan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan. Hubungan tipikal antara panjang gelombang pengelasan dan suhu FBG ditunjukkan dalam Rajah 15(b).

Sebab mengapa skema ini sangat menarik dalam aplikasi praktikal ialah: Pertama sekali, elemen penderiaan ialah peranti pasif tulen, dan ia boleh berada jauh dari penyahmodulasi (lebih daripada 100 km), yang digunakan dalam banyak ultra-panjang. -persekitaran aplikasi jarak. (Seperti pemantauan keselamatan talian kuasa, saluran paip minyak dan gas, landasan kereta api berkelajuan tinggi, dll.) adalah satu kemestian; Di samping itu, maklumat yang akan diukur dicerminkan dalam domain panjang gelombang, yang hanya ditentukan oleh panjang gelombang tengah sensor FBG, menjadikan sistem dalam kuasa sumber pam atau Penderiaan gentian optik boleh distabilkan apabila kehilangan perubahan; akhirnya, nisbah isyarat-ke-bunyi bagi spektrum pengikat tertib pertama dan tertib kedua adalah setinggi 20 dB dan 35 dB, masing-masing, menunjukkan bahawa jarak had yang sistem boleh rasa jauh melebihi 100 km. Oleh itu, kestabilan terma yang baik dan penderiaan ultra-jarak jauh menjadikan DFB-RFL sebagai sistem penderiaan gentian optik berprestasi tinggi.
Sistem penderiaan titik 200 km yang serupa dengan kaedah di atas juga telah dilaksanakan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 16. Hasil kajian menunjukkan bahawa disebabkan jarak penderiaan sistem yang panjang, nisbah isyarat-ke-bunyi bagi isyarat sensor yang dipantulkan adalah 17 dB dalam kes terbaik, 10 dB dalam kes yang lebih teruk, dan sensitiviti suhu ialah 11.3 malam/℃. Sistem ini boleh merealisasikan pengukuran berbilang panjang gelombang, yang menyediakan kemungkinan untuk mengukur maklumat suhu 11 mata pada masa yang sama. Dan jumlah ini boleh ditambah. Seperti yang dinyatakan dalam literatur, laser rawak gentian berdasarkan 22 FBG boleh berfungsi pada 22 panjang gelombang yang berbeza. Walau bagaimanapun, penyelesaian itu memerlukan sepasang gentian optik dengan panjang yang sama, dan permintaan untuk sumber gentian optik adalah dua kali ganda berbanding dengan kaedah yang disebutkan di atas.

Pada 2016, RemotePenguat Pengepam Optik, ROPA dalam komunikasi gentian optik, menggunakan keuntungan campuran keuntungan aktif dalam gentian aktif danRamankeuntungan dalam gentian mod tunggal, analisis teori yang komprehensif dan pengesahan eksperimen. RFL jarak jauh berdasarkan gentian aktif dalam jalur 1.5 μm dibentangkan, seperti ditunjukkan dalam Rajah 17(a). Selain itu, sistem laser rawak juga berfungsi dengan baik dalam penderiaan titik jarak jauh. Ambil penderia suhu jenis titik sebagai contoh. Panjang gelombang puncak hujung keluaran laser rawak struktur ini mempunyai hubungan linear dengan suhu yang ditambahkan pada FBG, dan sistem penderia mempunyai fungsi pemultipleksan pembahagian panjang gelombang, seperti ditunjukkan dalam Rajah 17(b) dan (c) seperti yang ditunjukkan. Khususnya, berbanding dengan struktur sebelumnya, skim ini mempunyai ambang yang lebih rendah dan nisbah isyarat-ke-bunyi yang lebih tinggi.

Dalam penyelidikan masa depan, melalui reka bentuk kaedah pengepaman dan cermin yang berbeza, ia dijangka merealisasikan sistem pengesan titik laser rawak gentian jarak jauh ultra dengan prestasi unggul.