Примена на фибер случаен ласер во дистрибуирано сензорирање

Во 2013 година, беше предложен нов концепт на DRA заснован на врвна пумпа DFB-RFL и беше потврден со експерименти. Поради уникатната структура на полуотворена шуплина на DFB-RFL, нејзиниот механизам за повратни информации се потпира само на Рајлиовото расејување случајно распределено во влакното. Спектралната структура и излезната моќност на произведениот случаен ласер со висок ред покажуваат одлична температурна нечувствителност, така што DFB-RFL од висока класа може да формира многу стабилен извор на пумпа со низок шум. Експериментот прикажан на Слика 13(а) го потврдува концептот на дистрибуирано Раманско засилување врз основа на DFB-RFL од висок ред, а Слика 13(б) ја покажува распределбата на засилување во проѕирната состојба на пренос под различни моќи на пумпата. Од споредба може да се види дека двонасочното пумпање од втор ред е најдобро, со плошноста на засилување од 2,5 dB, проследено со наназад случајно ласерско пумпање од втор ред (3,8 dB), додека случајното ласерско пумпање напред е блиску до првиот ред двонасочно пумпање, соодветно При 5,5 dB и 4,9 dB, наназадната изведба на пумпање DFB-RFL е помала просечна добивка и флуктуација на засилување. Во исто време, ефективната бројка на бучава на напредната пумпа DFB-RFL во проѕирниот преносен прозорец во овој експеримент е 2,3 dB помала од онаа на двонасочната пумпа од прв ред и 1,3 dB помала од онаа на двонасочната пумпа од втор ред . Во споредба со конвенционалниот DRA, ова решение има очигледни сеопфатни предности во потиснувањето на пренос на бучава со релативен интензитет и остварување на балансиран пренос/сензор со целосен опсег, а случајниот ласер е нечувствителен на температура и има добра стабилност. Затоа, DRA базиран на DFB-RFL од висока класа може да биде Обезбедува ниско-шумно и стабилно дистрибуирано избалансирано засилување за пренос/сензор на оптички влакна на долги растојанија и има потенцијал да реализира пренос и сензор со ултра долги растојанија. .

Distributed Fiber Sensing (DFS), како важна гранка во областа на технологијата за сензори за оптички влакна, ги има следните извонредни предности: Самото оптичко влакно е сензор, кој ги интегрира сензорите и преносот; може континуирано да ја почувствува температурата на секоја точка на патеката на оптичките влакна. едно оптичко влакно може да добие до стотици илјади точки на информации за сензорите, кои можат да ја формираат мрежата на сензори со најголемо растојание и најголем капацитет во моментов. Технологијата DFS има широки можности за примена во областа на безбедносното следење на главните објекти поврзани со националната економија и егзистенцијата на луѓето, како што се кабли за пренос на електрична енергија, нафтоводи и гасоводи, брзи железници, мостови и тунели. Сепак, за да се реализира DFS со долги растојанија, висока просторна резолуција и прецизност на мерењето, сè уште има предизвици како што се големи области со мала прецизност предизвикани од загуба на влакна, спектрално проширување предизвикано од нелинеарност и системски грешки предизвикани од нелокализација.
DRA технологијата базирана на DFB-RFL од високата класа има уникатни својства како што се рамно засилување, низок шум и добра стабилност и може да игра важна улога во апликациите за DFS. Прво, се нанесува на BOTDA за да се измери температурата или напрегањето на оптичкото влакно. Експерименталниот уред е прикажан на Слика 14(а), каде што се користи хибриден метод на пумпање на случаен ласер од втор ред и LD со низок шум од прв ред. Експерименталните резултати покажуваат дека системот BOTDA со должина од 154,4 km има просторна резолуција од 5 m и температурна точност од ±1,4 ℃, како што е прикажано на слика 14(b) и (c). Дополнително, високата технологија DFB-RFL DRA беше применета за да се зголеми растојанието за сензори на фазно осетливиот оптички рефлектор на временски домен (Φ-OTDR) за откривање вибрации/пречки, постигнувајќи рекордно растојание на сензори од 175 km 25 m просторно резолуција. Во 2019 година, преку мешање на напредно RFLA од втор ред и случаен ласерски засилување со влакно од трет ред, FU Y et al. го прошири опсегот на сензори на BOTDA без повторувач на 175 km. Колку што знаеме, овој систем е пријавен досега. Најдолго растојание и фактор со највисок квалитет (Figure of Merit, FoM) на BOTDA без повторувач. Ова е прв пат случајно ласерско засилување со влакна од трет ред да се примени на дистрибуиран систем за сензори за оптички влакна. Реализацијата на овој систем потврдува дека случајното ласерско засилување со влакна од висок ред може да обезбеди висока и рамна дистрибуција на засилување и има толерантно ниво на бучава.