Novinky z oboru

Aplikace vláknového náhodného laseru při snímání bodu na velmi dlouhou vzdálenost

2021-12-06


Namátkouvláknový laser s distribuovanou zpětnou vazbouna základě Ramanova zisku bylo potvrzeno, že jeho výstupní spektrum je široké a stabilní za různých podmínek prostředí a poloha laserového spektra a šířka pásma polootevřené dutiny DFB-RFL jsou stejné jako u zařízení s přidanou bodovou zpětnou vazbou Spektra jsou vysoce koreloval. Pokud se spektrální charakteristiky bodového zrcadla (jako je FBG) mění s vnějším prostředím, změní se i spektrum laseru vláknového náhodného laseru. Na tomto principu mohou být vláknové náhodné lasery použity k realizaci funkcí snímání bodu na velmi dlouhé vzdálenosti.

Ve výzkumné práci hlášené v roce 2012 lze prostřednictvím světelného zdroje DFB-RFL a odrazu FBG generovat náhodné laserové světlo ve 100 km dlouhém optickém vláknu. Prostřednictvím různých konstrukčních návrhů lze realizovat výstup laseru prvního řádu a druhého řádu, jak je znázorněno na obrázku 15(a). Pro strukturu prvního řádu,zdroj čerpadlaje 1 365 nm laser a na druhém konci vlákna je umístěn FBG senzor odpovídající vlnové délce Stokesova světla prvního řádu (1 455 nm). Struktura druhého řádu zahrnuje 1 455 nm bodové FBG zrcadlo, které je umístěno na konci pumpy, aby bylo snazší generovat laser, a 1 560 nm FBG senzor je umístěn na vzdáleném konci vlákna. Generované laserové světlo vychází na konci čerpadla a snímání teploty lze realizovat měřením změny vlnové délky emitovaného světla. Typický vztah mezi vlnovou délkou laseru a teplotou FBG je znázorněn na obrázku 15(b).


Důvod, proč je toto schéma velmi atraktivní v praktických aplikacích, je: Za prvé, snímací prvek je čistě pasivní zařízení a může být daleko od demodulátoru (více než 100 km), který se používá v mnoha ultra dlouhých -prostředí aplikací na dálku. (Jako monitorování bezpečnosti elektrického vedení, ropovodů a plynovodů, vysokorychlostních železničních tratí atd.) je nutností; Kromě toho se informace, které mají být měřeny, odrážejí v doméně vlnových délek, která je určena pouze střední vlnovou délkou snímače FBG, díky čemuž lze systém ve zdroji napájení čerpadla nebo snímání optického vlákna stabilizovat, když se ztráta změní; konečně poměr signálu k šumu laserových spekter prvního řádu a druhého řádu je až 20 dB, respektive 35 dB, což ukazuje, že limitní vzdálenost, kterou může systém snímat, daleko přesahuje 100 km. Dobrá tepelná stabilita a snímání na velmi dlouhou vzdálenost proto dělají z DFB-RFL vysoce výkonný systém snímání optických vláken.
Byl také implementován 200 km bodový snímací systém podobný výše uvedené metodě, jak je znázorněno na obrázku 16. Výsledky výzkumu ukazují, že vzhledem k velké snímací vzdálenosti systému je poměr signálu k šumu odraženého signálu snímače 17 dB v lepším případě, 10 dB v horším případě a teplotní citlivost je 23,3 pm/℃. Systém dokáže realizovat vícevlnové měření, které poskytuje možnost měřit teplotní informaci 11 bodů současně. A toto číslo lze zvýšit. Jak je uvedeno v literatuře, vláknový náhodný laser založený na 22 FBG může pracovat na 22 různých vlnových délkách. Řešení však vyžaduje pár optických vláken stejné délky a poptávka po zdrojích optických vláken je dvojnásobná ve srovnání s výše zmíněným způsobem.

V roce 2016 RemoteOptický čerpací zesilovač, ROPA v komunikaci optických vláken, využívající smíšený zisk aktivního zisku v aktivním vláknu aRamanzisk v jednovidovém vláknu, komplexní teoretická analýza a experimentální ověření. Je prezentováno dálkové RFL založené na aktivním vláknu v pásmu 1,5 μm, jak je znázorněno na obrázku 17(a). Náhodný laserový systém navíc dobře funguje i při dálkovém snímání bodů. Vezměme si jako příklad bodový snímač teploty. Špičková vlnová délka náhodného laserového výstupního konce této struktury má lineární vztah s teplotou přidanou k FBG a senzorový systém má funkci multiplexování dělením vlnové délky, jak je znázorněno na obrázku 17(b) a (c), jak je znázorněno. Zejména ve srovnání s předchozí strukturou má toto schéma nižší práh a vyšší odstup signálu od šumu.

V budoucím výzkumu, prostřednictvím návrhu různých metod čerpání a zrcadel, se očekává realizace ultra-dlouhého optického systému náhodného laserového bodového snímání s vynikajícím výkonem.