Application ng Fiber Random Laser sa Ultra-long-distance Point Sensing

Random langipinamahagi ang feedback fiber laserbatay sa Raman gain, ang output spectrum nito ay nakumpirma na malawak at matatag sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon sa kapaligiran, at ang lasing spectrum na posisyon at bandwidth ng kalahating bukas na lukab na DFB-RFL ay kapareho ng idinagdag na point feedback device Ang spectra ay mataas nakakaugnay. Kung ang spectral na katangian ng point mirror (tulad ng FBG) ay nagbabago sa panlabas na kapaligiran, ang lasing spectrum ng fiber random laser ay magbabago din. Batay sa prinsipyong ito, ang mga fiber random na laser ay maaaring gamitin upang mapagtanto ang ultra-long-distance point-sensing function.

Sa gawaing pananaliksik na iniulat noong 2012, sa pamamagitan ng isang DFB-RFL light source at FBG reflection, ang random na laser light ay maaaring mabuo sa isang 100 km ang haba ng optical fiber. Sa pamamagitan ng iba't ibang istrukturang disenyo, ang first-order at second-order na laser output ay maaaring maisakatuparan ayon sa pagkakabanggit, tulad ng ipinapakita sa Figure 15(a). Para sa first-order structure, angpinagmumulan ng bombaay isang 1 365 nm laser, at isang FBG sensor na tumutugma sa wavelength ng first-order Stokes light (1 455 nm) ay inilalagay sa kabilang dulo ng fiber. Ang istraktura ng pangalawang pagkakasunud-sunod ay may kasamang 1 455 nm spot FBG mirror, na inilalagay sa dulo ng pump upang gawing mas madali ang pagbuo ng lasing, at ang 1 560 nm FBG sensor ay inilalagay sa dulong dulo ng fiber. Ang nabuong lasing light ay output sa dulo ng pump, at ang temperature sensing ay maisasakatuparan sa pamamagitan ng pagsukat sa pagbabago ng wavelength ng ibinubuga na ilaw. Ang karaniwang ugnayan sa pagitan ng lasing wavelength at ang temperatura ng FBG ay ipinapakita sa Figure 15(b).

Ang dahilan kung bakit ang scheme na ito ay talagang kaakit-akit sa mga praktikal na aplikasyon ay: Una sa lahat, ang sensing element ay isang purong passive device, at maaari itong malayo sa demodulator (higit sa 100 km), na ginagamit sa maraming ultra-long -distansya application kapaligiran. (Tulad ng pagsubaybay sa kaligtasan ng mga linya ng kuryente, mga pipeline ng langis at gas, mga high-speed na riles ng tren, atbp.) ay kinakailangan; Bilang karagdagan, ang impormasyon na susukatin ay makikita sa wavelength domain, na tinutukoy lamang ng center wavelength ng FBG sensor, na ginagawang ang sistema sa power pinagmumulan ng bomba o optical fiber Sensing ay maaaring patatagin kapag nagbabago ang pagkawala; sa wakas, ang signal-to-noise ratios ng first-order at second-order lasing spectra ay kasing taas ng 20 dB at 35 dB, ayon sa pagkakabanggit, na nagpapahiwatig na ang limitasyon ng distansya na mararamdaman ng system ay lumampas sa 100 km. Samakatuwid, ang magandang thermal stability at ultra-long-distance sensing ay ginagawang isang high-performance optical fiber sensing system ang DFB-RFL.
Ang isang 200 km point sensing system na katulad ng pamamaraan sa itaas ay ipinatupad din, tulad ng ipinapakita sa Figure 16. Ang mga resulta ng pananaliksik ay nagpapakita na dahil sa mahabang sensing distance ng system, ang signal-to-noise ratio ng reflected sensor signal ay 17 dB sa pinakamagandang kaso, 10 dB sa mas masamang kaso, at ang sensitivity ng temperatura ay 11.3 pm/℃. Maaaring mapagtanto ng system ang pagsukat ng multi-wavelength, na nagbibigay ng posibilidad na sukatin ang impormasyon ng temperatura ng 11 puntos sa parehong oras. At ang bilang na ito ay maaaring tumaas. Tulad ng nabanggit sa panitikan, ang isang fiber random na laser batay sa 22 FBG ay maaaring gumana sa 22 iba't ibang mga wavelength. Gayunpaman, ang solusyon ay nangangailangan ng isang pares ng optical fibers ng pantay na haba, at ang pangangailangan para sa optical fiber resources ay nadoble kumpara sa nabanggit na paraan.

Noong 2016, RemoteOptical Pumping Amplifier, ROPA sa optical fiber communication, gamit ang mixed gain ng active gain sa active fiber atRamanmakakuha sa single-mode fiber, komprehensibong theoretical analysis at experimental verification. Ang isang long-distance na RFL batay sa aktibong hibla sa 1.5 μm band ay ipinakita, tulad ng ipinapakita sa Figure 17(a). Bilang karagdagan, ang random na sistema ng laser ay gumaganap din nang mahusay sa long-distance point sensing. Kunin ang point-type na temperature sensor bilang isang halimbawa. Ang peak wavelength ng random laser output end ng structure na ito ay may linear na relasyon sa temperatura na idinagdag sa FBG, at ang sensor system ay may wavelength division multiplexing function, tulad ng ipinapakita sa Figure 17(b) at (c) gaya ng ipinapakita. Sa partikular, kumpara sa nakaraang istraktura, ang scheme na ito ay may mas mababang threshold at mas mataas na ratio ng signal-to-noise.

Sa hinaharap na pananaliksik, sa pamamagitan ng disenyo ng iba't ibang mga pamamaraan ng pumping at mga salamin, inaasahang makakamit ang isang ultra-long-distance fiber random laser point-sensing system na may superior performance.