Uporaba fiber Random Laser pri zaznavanju točk na ultra dolge razdalje

Naključnovlakneni laser z porazdeljeno povratno informacijona podlagi Ramanovega ojačanja je bilo potrjeno, da je njegov izhodni spekter širok in stabilen v različnih okoljskih pogojih, položaj spektra laserja in pasovna širina napol odprte votline DFB-RFL pa sta enaka dodani točkovni povratni napravi Spektri so zelo korelirano. Če se spektralne značilnosti točkovnega zrcala (kot je FBG) spreminjajo z zunanjim okoljem, se bo spremenil tudi spekter laserja naključnega laserja z vlakni. Na podlagi tega načela se lahko naključni laserji z vlakni uporabljajo za izvajanje funkcij zaznavanja točk na ultra dolge razdalje.

V raziskovalnem delu, o katerem so poročali leta 2012, je s pomočjo svetlobnega vira DFB-RFL in odboja FBG mogoče ustvariti naključno lasersko svetlobo v 100 km dolgem optičnem vlaknu. Z različnimi strukturnimi zasnovami je mogoče realizirati laserski izhod prvega in drugega reda, kot je prikazano na sliki 15(a). Za strukturo prvega reda,vir črpalkeje 1365 nm laser, FBG senzor, ki ustreza valovni dolžini Stokesove svetlobe prvega reda (1 455 nm), pa je nameščen na drugem koncu vlakna. Struktura drugega reda vključuje točkovno FBG zrcalo 1 455 nm, ki je nameščeno na koncu črpalke, da olajša ustvarjanje laserja, in 1 560 nm FBG senzor je nameščen na skrajnem koncu vlakna. Ustvarjena laserska svetloba se oddaja na koncu črpalke, zaznavanje temperature pa se lahko izvede z merjenjem spremembe valovne dolžine oddane svetlobe. Tipično razmerje med valovno dolžino laserja in temperaturo FBG je prikazano na sliki 15(b).

Razlog, zakaj je ta shema zelo privlačna v praktičnih aplikacijah, je: Prvič, senzorski element je čista pasivna naprava in je lahko daleč stran od demodulatorja (več kot 100 km), ki se uporablja v številnih ultra dolgih - okolja aplikacij na daljavo. (kot je varnostni nadzor daljnovodov, naftovodov in plinovodov, železniških tirov za visoke hitrosti itd.) je obvezen; Poleg tega se informacije, ki jih je treba izmeriti, odražajo v domeni valovne dolžine, ki je določena samo s središčno valovno dolžino senzorja FBG, zaradi česar se lahko sistem v viru črpalke ali zaznavanju optičnih vlaken stabilizira, ko se izguba spremeni; končno, razmerja signal/šum v spektru laserskega spektra prvega in drugega reda znašajo kar 20 dB oziroma 35 dB, kar kaže, da mejna razdalja, ki jo sistem lahko zazna, daleč presega 100 km. Zato je zaradi dobre toplotne stabilnosti in zaznavanja na ultra dolge razdalje DFB-RFL visoko zmogljiv sistem zaznavanja optičnih vlaken.
Izveden je bil tudi sistem zaznavanja točke 200 km, podoben zgornji metodi, kot je prikazano na sliki 16. Rezultati raziskav kažejo, da je zaradi dolge zaznavne razdalje sistema razmerje signal/šum odbitega signala senzorja 17 dB v najboljšem primeru, 10 dB v slabšem, temperaturna občutljivost pa je 23,3 pm/℃. Sistem lahko izvaja meritve več valovnih dolžin, kar omogoča istočasno merjenje temperaturnih informacij 11 točk. In to število se lahko poveča. Kot je omenjeno v literaturi, lahko naključni laser z vlakni, ki temelji na 22 FBG, deluje na 22 različnih valovnih dolžinah. Rešitev pa zahteva par optičnih vlaken enake dolžine, povpraševanje po virih optičnih vlaken pa se podvoji v primerjavi s prej omenjeno metodo.

Leta 2016 na daljavoOptični ojačevalnik črpanja, ROPA v komunikaciji z optičnimi vlakni, z uporabo mešanega ojačanja aktivnega ojačanja v aktivnih vlaknih inRamanpridobitev v enomodnih vlaknih, celovito teoretično analizo in eksperimentalno preverjanje. Predstavljen je RFL na dolge razdalje na podlagi aktivnega vlakna v pasu 1,5 μm, kot je prikazano na sliki 17(a). Poleg tega se naključni laserski sistem dobro obnese tudi pri zaznavanju točk na dolge razdalje. Vzemite za primer točkovni temperaturni senzor. Najvišja valovna dolžina naključnega laserskega izhodnega konca te strukture ima linearno razmerje s temperaturo, dodano FBG, senzorski sistem pa ima funkcijo multipleksiranja z delitvijo valovne dolžine, kot je prikazano na sliki 17(b) in (c), kot je prikazano. Zlasti v primerjavi s prejšnjo strukturo ima ta shema nižji prag in višje razmerje med signalom in šumom.

V prihodnjih raziskavah se pričakuje, da se z načrtovanjem različnih metod črpanja in ogledal uresniči sistem naključnega laserskega zaznavanja točk na ultra dolge razdalje z vrhunsko zmogljivostjo.