Aplicação de Laser Aleatório de Fibra em Sensoriamento de Ponto de Longa Distância

Aleatoriamentelaser de fibra de feedback distribuídocom base no ganho Raman, seu espectro de saída foi confirmado como amplo e estável sob diferentes condições ambientais, e a posição do espectro de laser e largura de banda da cavidade semi-aberta DFB-RFL é o mesmo que o dispositivo de feedback de ponto adicionado Os espectros são altamente correlacionado. Se as características espectrais do espelho pontual (como FBG) mudarem com o ambiente externo, o espectro de laser do laser aleatório de fibra também mudará. Com base neste princípio, os lasers aleatórios de fibra podem ser usados ​​para realizar funções de detecção de ponto de distância ultralonga.

No trabalho de pesquisa relatado em 2012, através de uma fonte de luz DFB-RFL e reflexão FBG, a luz laser aleatória pode ser gerada em uma fibra óptica de 100 km de comprimento. Através de diferentes projetos estruturais, a saída do laser de primeira e segunda ordem pode ser realizada respectivamente, conforme mostrado na Figura 15(a). Para a estrutura de primeira ordem, ofonte de bombaé um laser de 1 365 nm, e um sensor FBG correspondente ao comprimento de onda da luz Stokes de primeira ordem (1 455 nm) é colocado na outra extremidade da fibra. A estrutura de segunda ordem inclui um espelho FBG pontual de 1.455 nm, que é colocado na extremidade da bomba para facilitar a geração do laser, e o sensor FBG de 1.560 nm é colocado na extremidade da fibra. A luz laser gerada é emitida na extremidade da bomba e a detecção de temperatura pode ser realizada medindo a mudança de comprimento de onda da luz emitida. A relação típica entre o comprimento de onda do laser e a temperatura da FBG é mostrada na Figura 15(b).

A razão pela qual este esquema é muito atraente em aplicações práticas é: Em primeiro lugar, o elemento sensor é um dispositivo puramente passivo e pode estar longe do demodulador (mais de 100 km), que é usado em muitos -ambientes de aplicação à distância. (Como monitoramento de segurança de linhas de energia, oleodutos e gasodutos, ferrovias de alta velocidade, etc.) é uma obrigação; Além disso, a informação a ser medida é refletida no domínio do comprimento de onda, que é determinado apenas pelo comprimento de onda central do sensor FBG, fazendo com que o sistema na fonte da bomba de energia ou fibra óptica possa ser estabilizado quando a perda for alterada; finalmente, as relações sinal-ruído dos espectros de laser de primeira e segunda ordem são tão altas quanto 20 dB e 35 dB, respectivamente, indicando que a distância limite que o sistema pode detectar excede em muito 100 km. Portanto, boa estabilidade térmica e detecção de ultralonga distância fazem do DFB-RFL um sistema de detecção de fibra óptica de alto desempenho.
Um sistema de detecção de ponto de 200 km semelhante ao método acima também foi implementado, conforme mostrado na Figura 16. Os resultados da pesquisa mostram que devido à longa distância de detecção do sistema, a relação sinal-ruído do sinal do sensor refletido é 17 dB no melhor caso, 10 dB no pior caso, e a sensibilidade à temperatura é 11,3 pm/3. O sistema pode realizar a medição multi-comprimento de onda, o que oferece a possibilidade de medir as informações de temperatura de 11 pontos ao mesmo tempo. E esse número pode ser aumentado. Conforme mencionado na literatura, um laser aleatório de fibra baseado em 22 FBGs pode trabalhar em 22 comprimentos de onda diferentes. No entanto, a solução requer um par de fibras ópticas de igual comprimento, e a demanda por recursos de fibra óptica é dobrada em relação ao método citado.

Em 2016, RemotoAmplificador de bombeamento óptico, ROPA em comunicação por fibra óptica, utilizando o ganho misto de ganho ativo em fibra ativa eRamanganho em fibra monomodo, análise teórica abrangente e verificação experimental. Um RFL de longa distância baseado em fibra ativa na banda de 1,5 µm é apresentado, conforme mostrado na Figura 17(a). Além disso, o sistema de laser aleatório também funciona bem na detecção de pontos de longa distância. Tome o sensor de temperatura do tipo ponto como exemplo. O comprimento de onda de pico da extremidade de saída aleatória do laser desta estrutura tem uma relação linear com a temperatura adicionada ao FBG, e o sistema de sensor tem uma função de multiplexação por divisão de comprimento de onda, conforme mostrado na Figura 17(b) e (c) conforme mostrado. Em particular, em comparação com a estrutura anterior, este esquema tem um limiar mais baixo e uma relação sinal-ruído mais alta.

Na pesquisa futura, através do projeto de diferentes métodos de bombeamento e espelhos, espera-se realizar um sistema de detecção de ponto a laser aleatório de fibra de ultra-longa distância com desempenho superior.