Примена оптичког насумичног ласера ​​у детекцији тачака на ултра-великим удаљеностима

Случајновлакнасти ласер са дистрибуираном повратном спрегомна основу Рамановог појачања, потврђено је да је његов излазни спектар широк и стабилан у различитим условима околине, а позиција спектра ласера ​​и пропусни опсег полуотворене шупљине ДФБ-РФЛ је исти као и додатни уређај за повратну информацију о тачкама. Спектри су веома високи у корелацији. Ако се спектралне карактеристике тачкастог огледала (као што је ФБГ) мењају са спољним окружењем, промениће се и спектар ласера ​​​​случајног ласера ​​са влакнима. На основу овог принципа, насумични ласери са влакнима могу се користити за реализацију функција детекције тачке на ултра-великим удаљеностима.

У истраживачком раду објављеном 2012. године, преко ДФБ-РФЛ извора светлости и ФБГ рефлексије, насумична ласерска светлост може да се генерише у оптичком влакну дугом 100 км. Кроз различите структурне дизајне, ласерски излаз првог и другог реда се може реализовати, као што је приказано на слици 15(а). За структуру првог реда,извор пумпеје ласер од 1 365 нм, а ФБГ сензор који одговара таласној дужини Стоксове светлости првог реда (1 455 нм) је смештен на другом крају влакна. Структура другог реда укључује тачкасто ФБГ огледало од 1 455 нм, које је постављено на крај пумпе да би се олакшало генерисање ласера, а ФБГ сензор од 1 560 нм је постављен на удаљеном крају влакна. Генерисано ласерско светло се емитује на крају пумпе, а сензор температуре се може реализовати мерењем промене таласне дужине емитоване светлости. Типичан однос између таласне дужине ласера ​​и температуре ФБГ је приказан на слици 15(б).

Разлог зашто је ова шема веома атрактивна у практичним применама је: Пре свега, сензорски елемент је чист пасивни уређај и може бити далеко од демодулатора (више од 100 км), који се користи у многим ултра-дугим -окружења примене на даљину. (Као што је безбедносни надзор далековода, нафтовода и гасовода, брзих железничких пруга, итд.) је обавезан; Поред тога, информације које треба мерити се рефлектују у домену таласне дужине, која је одређена само централном таласном дужином ФБГ сензора, чинећи да систем у извору напајања пумпе или сензору оптичког влакна може да се стабилизује када се губитак промени; на крају, односи сигнал-шум ласерског спектра првог и другог реда су чак 20 дБ и 35 дБ, респективно, што указује да гранична удаљеност коју систем може да осети далеко премашује 100 км. Због тога, добра термичка стабилност и детекција на ултра-великим растојањима чине ДФБ-РФЛ системом за детекцију оптичких влакана високих перформанси.
Такође је имплементиран систем за детекцију тачке од 200 км сличан горе наведеној методи, као што је приказано на слици 16. Резултати истраживања показују да је због велике удаљености сензора система, однос сигнал-шум рефлектованог сигнала сензора 17 дБ у најбољем случају, 10 дБ у горем случају, а температурна осетљивост је 23,3 пм/а„ƒ. Систем може да реализује мерење више таласних дужина, што пружа могућност мерења температурних информација за 11 тачака истовремено. И овај број се може повећати. Као што је поменуто у литератури, фибер насумични ласер заснован на 22 ФБГ може да ради на 22 различите таласне дужине. Међутим, решење захтева пар оптичких влакана једнаке дужине, а потражња за ресурсима оптичких влакана је удвостручена у поређењу са претходно поменутом методом.

У 2016, РемотеОптичко пумпајуће појачало, РОПА у комуникацији оптичким влакнима, користећи мешовито појачање активног појачања у активном влакну иРамандобитак у једномодном влакну, свеобухватну теоријску анализу и експерименталну верификацију. Приказан је даљински РФЛ заснован на активном влакну у опсегу од 1,5 И¼м, као што је приказано на слици 17(а). Поред тога, насумични ласерски систем такође има добре резултате у откривању тачака на великим удаљеностима. Узмите за пример сензор температуре тачке. Врхунска таласна дужина на крају произвољног ласерског излаза ове структуре има линеарну везу са температуром која је додата ФБГ-у, а сензорски систем има функцију мултиплексирања са поделом таласних дужина, као што је приказано на слици 17(б) и (ц), као што је приказано. Конкретно, у поређењу са претходном структуром, ова шема има нижи праг и већи однос сигнал-шум.

У будућим истраживањима, кроз дизајн различитих метода пумпања и огледала, очекује се да ће се реализовати оптички систем насумичног ласерског сензора тачака на ултра велике удаљености са врхунским перформансама.