استفاده از لیزر تصادفی فیبر در سنجش نقطه ای بسیار دور

به صورت تصادفیلیزر فیبر بازخورد توزیع شدهبر اساس بهره رامان، طیف خروجی آن تحت شرایط محیطی مختلف گسترده و پایدار است و موقعیت طیف لیزر و پهنای باند حفره نیمه باز DFB-RFL مشابه دستگاه بازخورد نقطه اضافه شده است. طیف ها بسیار هستند. مرتبط است. اگر ویژگی های طیفی آینه نقطه ای (مانند FBG) با محیط خارجی تغییر کند، طیف لیزری لیزر تصادفی فیبر نیز تغییر می کند. بر اساس این اصل، لیزرهای تصادفی فیبر را می توان برای تحقق عملکردهای سنجش نقطه ای در فواصل طولانی استفاده کرد.

در کار تحقیقاتی گزارش شده در سال 2012، از طریق منبع نور DFB-RFL و بازتاب FBG، می توان نور لیزری تصادفی را در یک فیبر نوری به طول 100 کیلومتر تولید کرد. همانطور که در شکل 15 (الف) نشان داده شده است، از طریق طرح های ساختاری مختلف، خروجی لیزر مرتبه اول و مرتبه دوم به ترتیب قابل تحقق است. برای ساختار مرتبه اول،منبع پمپیک لیزر 1365 نانومتری است و یک حسگر FBG مطابق با طول موج نور مرتبه اول استوکس (1455 نانومتر) در انتهای دیگر فیبر قرار داده شده است. ساختار مرتبه دوم شامل یک آینه FBG نقطه‌ای 1455 نانومتری است که برای سهولت در تولید لیزر در انتهای پمپ قرار می‌گیرد و حسگر FBG 1560 نانومتری در انتهای فیبر قرار می‌گیرد. نور لیزر تولید شده در انتهای پمپ خروجی می شود و سنجش دما را می توان با اندازه گیری تغییر طول موج نور ساطع شده متوجه شد. رابطه معمولی بین طول موج لیزر و دمای FBG در شکل 15 (ب) نشان داده شده است.

دلیل اینکه این طرح در کاربردهای عملی بسیار جذاب است این است: اول از همه، عنصر حسگر یک دستگاه غیرفعال خالص است و می تواند از دمدولاتور بسیار دور باشد (بیش از 100 کیلومتر) که در بسیاری از موارد فوق طولانی استفاده می شود. -محیط های کاربردی از راه دور (مانند نظارت بر ایمنی خطوط برق، خطوط لوله نفت و گاز، خطوط ریلی پرسرعت و غیره) ضروری است. علاوه بر این، اطلاعاتی که باید اندازه‌گیری شوند در حوزه طول موج منعکس می‌شوند، که تنها با طول موج مرکزی سنسور FBG تعیین می‌شود، و باعث می‌شود که سیستم در منبع پمپ یا حسگر فیبر نوری در هنگام تغییر تلفات تثبیت شود. در نهایت، نسبت سیگنال به نویز طیف لیزری مرتبه اول و درجه دوم به ترتیب به 20 و 35 دسی بل می رسد، که نشان می دهد حداکثر فاصله ای که سیستم می تواند حس کند بسیار بیشتر از 100 کیلومتر است. بنابراین، پایداری حرارتی خوب و سنجش فواصل طولانی، DFB-RFL را به یک سیستم حسگر فیبر نوری با کارایی بالا تبدیل می‌کند.
یک سیستم سنجش نقطه ای 200 کیلومتری مشابه روش فوق نیز اجرا شده است که در شکل 16 نشان داده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که به دلیل فاصله سنج طولانی سیستم، نسبت سیگنال به نویز سیگنال سنسور منعکس شده است. 17 دسی بل در بهترین حالت، 10 دسی بل در حالت بدتر، و حساسیت دما 11.3 pm/℃ است. این سیستم می تواند اندازه گیری چند طول موجی را انجام دهد که امکان اندازه گیری اطلاعات دمای 11 نقطه را به طور همزمان فراهم می کند. و این عدد قابل افزایش است. همانطور که در ادبیات ذکر شد، یک لیزر تصادفی فیبر بر اساس 22 FBG می تواند در 22 طول موج مختلف کار کند. با این حال، راه حل به یک جفت فیبر نوری با طول مساوی نیاز دارد و تقاضا برای منابع فیبر نوری در مقایسه با روش فوق دو برابر می شود.

در سال 2016، از راه دورتقویت کننده اپتیکال پمپاژ، ROPA در ارتباطات فیبر نوری، با استفاده از بهره مخلوط بهره فعال در فیبر فعال ورامانافزایش در فیبر تک حالته، تجزیه و تحلیل نظری جامع و تأیید تجربی. همانطور که در شکل 17 (a) نشان داده شده است، یک RFL از راه دور بر اساس فیبر فعال در باند 1.5 I¼m ارائه شده است. علاوه بر این، سیستم لیزر تصادفی در سنجش نقاط دوردست نیز عملکرد خوبی دارد. سنسور دمای نقطه ای را به عنوان مثال در نظر بگیرید. حداکثر طول موج انتهای خروجی لیزر تصادفی این ساختار با دمای اضافه شده به FBG رابطه خطی دارد و سیستم حسگر دارای تابع تقسیم طول موج چندگانه است، همانطور که در شکل 17 (b) و (c) نشان داده شده است. به ویژه، در مقایسه با ساختار قبلی، این طرح آستانه کمتر و نسبت سیگنال به نویز بالاتری دارد.

در تحقیقات آینده، از طریق طراحی روش‌های پمپاژ و آینه‌های مختلف، انتظار می‌رود که یک سیستم سنجش نقطه‌ای لیزری تصادفی فیبر فواصل دور با عملکرد برتر محقق شود.