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Aplicación de láser de fibra aleatoria en la detección de puntos de ultra larga distancia

2021-12-06


Aleatoriamenteláser de fibra de retroalimentación distribuidabasado en la ganancia raman, se ha confirmado que su espectro de salida es amplio y estable en diferentes condiciones ambientales, y la posición del espectro láser y el ancho de banda de la cavidad semiabierta DFB-RFL es el mismo que el dispositivo de retroalimentación de punto agregado Los espectros son altamente correlacionado. Si las características espectrales del espejo puntual (como FBG) cambian con el entorno externo, el espectro de emisión del láser aleatorio de fibra también cambiará. Según este principio, los láseres aleatorios de fibra se pueden utilizar para realizar funciones de detección de puntos de ultra larga distancia.

En el trabajo de investigación informado en 2012, a través de una fuente de luz DFB-RFL y reflexión FBG, se puede generar luz láser aleatoria en una fibra óptica de 100 km de longitud. A través de diferentes diseños estructurales, la salida láser de primer y segundo orden se puede realizar respectivamente, como se muestra en la Figura 15 (a). Para la estructura de primer orden, lafuente de la bombaes un láser de 1 365 nm, y un sensor FBG que coincide con la longitud de onda de la luz Stokes de primer orden (1 455 nm) se coloca en el otro extremo de la fibra. La estructura de segundo orden incluye un espejo FBG puntual de 1 455 nm, que se coloca en el extremo de la bomba para facilitar la generación de láser, y el sensor FBG de 1 560 nm se coloca en el otro extremo de la fibra. La luz láser generada sale por el extremo de la bomba, y la detección de temperatura se puede realizar midiendo el cambio de longitud de onda de la luz emitida. La relación típica entre la longitud de onda del láser y la temperatura de la FBG se muestra en la Figura 15(b).


La razón por la que este esquema es muy atractivo en las aplicaciones prácticas es: en primer lugar, el elemento de detección es un dispositivo pasivo puro y puede estar lejos del demodulador (más de 100 km), que se utiliza en muchos ultra-largo -Entornos de aplicación a distancia. (Como el control de seguridad de líneas eléctricas, oleoductos y gasoductos, vías férreas de alta velocidad, etc.) es imprescindible; Además, la información a medir se refleja en el dominio de la longitud de onda, que solo está determinada por la longitud de onda central del sensor FBG, lo que hace que el sistema en la fuente de alimentación de la bomba o la detección de fibra óptica se pueda estabilizar cuando cambia la pérdida; finalmente, las relaciones señal-ruido de los espectros de láser de primer y segundo orden son tan altas como 20 dB y 35 dB, respectivamente, lo que indica que la distancia límite que el sistema puede detectar supera con creces los 100 km. Por lo tanto, la buena estabilidad térmica y la detección de ultra larga distancia hacen de DFB-RFL un sistema de detección de fibra óptica de alto rendimiento.
También se implementó un sistema de detección de puntos de 200 km similar al método anterior, como se muestra en la Figura 16. Los resultados de la investigación muestran que debido a la larga distancia de detección del sistema, la relación señal-ruido de la señal reflejada del sensor es 17 dB en el mejor de los casos, 10 dB en el peor de los casos, y la sensibilidad a la temperatura es de 11,3 pm/℃. El sistema puede realizar mediciones de múltiples longitudes de onda, lo que brinda la posibilidad de medir la información de temperatura de 11 puntos al mismo tiempo. Y este número se puede aumentar. Como se menciona en la literatura, un láser aleatorio de fibra basado en 22 FBG puede funcionar en 22 longitudes de onda diferentes. Sin embargo, la solución requiere un par de fibras ópticas de igual longitud, y la demanda de recursos de fibra óptica se duplica en comparación con el método mencionado anteriormente.

En 2016, RemotoAmplificador de bombeo óptico, ROPA en comunicación por fibra óptica, utilizando la ganancia mixta de ganancia activa en fibra activa yramanganancia en fibra monomodo, análisis teórico completo y verificación experimental. Se presenta un RFL de larga distancia basado en fibra activa en la banda de 1,5 μm, como se muestra en la Figura 17(a). Además, el sistema de láser aleatorio también funciona bien en la detección de puntos de larga distancia. Tome el sensor de temperatura tipo punto como ejemplo. La longitud de onda máxima del extremo de salida del láser aleatorio de esta estructura tiene una relación lineal con la temperatura añadida al FBG, y el sistema sensor tiene una función de multiplexación por división de longitud de onda, como se muestra en la Figura 17(b) y (c). En particular, en comparación con la estructura anterior, este esquema tiene un umbral más bajo y una relación señal/ruido más alta.

En la investigación futura, a través del diseño de diferentes métodos de bombeo y espejos, se espera realizar un sistema de detección de puntos láser aleatorio de fibra de ultra larga distancia con un rendimiento superior.