Application du laser aléatoire à fibre dans la détection ponctuelle ultra-longue distance

Au hasardlaser à fibre à rétroaction distribuéebasé sur le gain Raman, il a été confirmé que son spectre de sortie est large et stable dans différentes conditions environnementales, et la position du spectre laser et la bande passante de la cavité semi-ouverte DFB-RFL sont les mêmes que le dispositif de retour de point ajouté Les spectres sont très corrélée. Si les caractéristiques spectrales du miroir ponctuel (comme le FBG) changent avec l'environnement extérieur, le spectre laser du laser aléatoire à fibre changera également. Sur la base de ce principe, les lasers aléatoires à fibre peuvent être utilisés pour réaliser des fonctions de détection ponctuelle à très longue distance.

Dans les travaux de recherche rapportés en 2012, grâce à une source de lumière DFB-RFL et à une réflexion FBG, une lumière laser aléatoire peut être générée dans une fibre optique de 100 km de long. Grâce à différentes conceptions structurelles, la sortie laser de premier ordre et de second ordre peut être réalisée respectivement, comme le montre la figure 15(a). Pour la structure du premier ordre, laorigine de la pompeest un laser à 1 365 nm, et un capteur FBG correspondant à la longueur d'onde de la lumière Stokes de premier ordre (1 455 nm) est placé à l'autre extrémité de la fibre. La structure de second ordre comprend un miroir FBG ponctuel à 1 455 nm, qui est placé à l'extrémité de la pompe pour faciliter la génération du laser, et le capteur FBG à 1 560 nm est placé à l'extrémité éloignée de la fibre. La lumière laser générée est émise à l'extrémité de la pompe, et la détection de température peut être réalisée en mesurant le changement de longueur d'onde de la lumière émise. La relation typique entre la longueur d'onde laser et la température du FBG est illustrée à la figure 15(b).

La raison pour laquelle ce schéma est très attrayant dans les applications pratiques est la suivante : tout d'abord, l'élément de détection est un dispositif passif pur, et il peut être éloigné du démodulateur (plus de 100 km), qui est utilisé dans de nombreux appareils ultra-longs. -environnements d'application à distance. (Telles que la surveillance de la sécurité des lignes électriques, des oléoducs et gazoducs, des voies ferrées à grande vitesse, etc.) est indispensable ; De plus, les informations à mesurer sont reflétées dans le domaine de la longueur d'onde, qui n'est déterminé que par la longueur d'onde centrale du capteur FBG, ce qui rend le système dans la puissance de la source de pompe ou la détection par fibre optique peut être stabilisée lorsque la perte change ; enfin, les rapports signal sur bruit des spectres laser de premier ordre et de second ordre atteignent respectivement 20 dB et 35 dB, ce qui indique que la distance limite que le système peut détecter dépasse de loin 100 km. Par conséquent, une bonne stabilité thermique et une détection ultra-longue distance font du DFB-RFL un système de détection à fibre optique hautes performances.
Un système de détection ponctuelle de 200 km similaire à la méthode ci-dessus a également été mis en œuvre, comme le montre la figure 16. Les résultats de la recherche montrent qu'en raison de la longue distance de détection du système, le rapport signal/bruit du signal du capteur réfléchi est 17 dB dans le meilleur des cas, 10 dB dans le pire des cas, et la sensibilité à la température est de 23,3 pm/℃. Le système peut réaliser des mesures multi-longueurs d'onde, ce qui offre la possibilité de mesurer les informations de température de 11 points en même temps. Et ce nombre peut être augmenté. Comme mentionné dans la littérature, un laser aléatoire à fibre basé sur 22 FBG peut fonctionner à 22 longueurs d'onde différentes. Cependant, la solution nécessite une paire de fibres optiques d'égale longueur, et la demande en ressources en fibres optiques est doublée par rapport au procédé précité.

En 2016, à distanceAmplificateur de pompage optique, ROPA dans la communication par fibre optique, en utilisant le gain mixte de gain actif dans la fibre active etRamangain en fibre monomode, analyse théorique complète et vérification expérimentale. Un RFL longue distance basé sur la fibre active dans la bande 1,5 μm est présenté, comme le montre la figure 17(a). De plus, le système laser aléatoire fonctionne également bien dans la détection ponctuelle à longue distance. Prenons l'exemple du capteur de température ponctuel. La longueur d'onde maximale de l'extrémité de sortie laser aléatoire de cette structure a une relation linéaire avec la température ajoutée au FBG, et le système de capteur a une fonction de multiplexage par répartition en longueur d'onde, comme illustré sur les figures 17(b) et (c). En particulier, par rapport à la structure précédente, ce schéma présente un seuil plus faible et un rapport signal sur bruit plus élevé.

Dans les recherches futures, grâce à la conception de différentes méthodes de pompage et de miroirs, il est prévu de réaliser un système de détection de point laser aléatoire à fibre ultra longue distance avec des performances supérieures.