Aplicación del láser aleatorio de fibra óptica en la detección distribuida
Publicar:Caja optrónica  Hora:2022-11-01  Puntos de vista:755
En 2013, se propuso un nuevo concepto de DRA basado en la bomba dfb - rfl de gama alta y se validó mediante experimentos. Debido a la estructura única de cavidad semiabierta de dfb - rfl, el mecanismo de retroalimentación sólo depende de la dispersión aleatoria de Rayleigh en la fibra. La estructura espectral y la Potencia de salida de los láseres aleatorios de alto orden producidos muestran una excelente insensibilidad a la temperatura, por lo que dfb - rfl de alta gama puede formar una fuente de bombeo de distribución completa muy estable con bajo ruido. Los experimentos que se muestran en la figura 13 (a) validan el concepto de amplificación Raman distribuida basada en dfb - rfl de alto orden, y la figura 13 (b) muestra la distribución de ganancia en diferentes Potencias de bombeo en estado de transmisión transparente. A través de la comparación, se puede ver que la bomba bidireccional de segundo orden es la mejor, la planitud de ganancia es de 2,5 DB, seguida por la bomba láser aleatoria de segundo orden inversa (3,8 DB), mientras que la bomba láser aleatoria hacia adelante es cercana a la bomba bidireccional de primer orden (5,5 DB y 4,9 DB, respectivamente). Mientras tanto, en este experimento, el coeficiente de ruido efectivo de la bomba dfb - rfl hacia adelante en la ventana de transmisión transparente es 2,3 DB inferior al de la bomba bidireccional de primer orden y 1,3 DB inferior al de la bomba bidireccional de segundo orden. En comparación con la Dra tradicional, la solución tiene ventajas obvias en la supresión de la transferencia de ruido de intensidad relativa y la realización de la transmisión / detección de equilibrio de rango completo, y el láser aleatorio es insensible a la temperatura y tiene una buena estabilidad. Por lo tanto, la Dra basada en dfb - rfl de gama alta puede ser, proporciona un bajo nivel de ruido y una amplificación equilibrada distribuida estable para la transmisión / detección de fibra óptica de larga distancia, y tiene el potencial de realizar la transmisión y detección no relé de larga distancia.
Como rama importante de la tecnología de detección de fibra óptica, la detección distribuida de fibra óptica (DFS) tiene las siguientes ventajas: la fibra óptica es un sensor, que integra la detección y la transmisión; Puede detectar continuamente la temperatura en cada punto de la trayectoria de la fibra, la distribución espacial y la variación de los parámetros físicos, como la deformación. Una sola fibra óptica puede obtener hasta cientos de miles de puntos de información de sensores, puede formar la distancia actual más larga, la red de sensores de mayor capacidad. La tecnología DFS tiene amplias perspectivas de aplicación en la vigilancia de la seguridad de los cables de transmisión, los oleoductos y gasoductos, los ferrocarriles de alta velocidad, los puentes y los túneles, etc. Sin embargo, para lograr un DFS de larga distancia, alta resolución espacial y precisión de medición, todavía existen algunos problemas, como la región de baja precisión a gran escala causada por la pérdida de fibra óptica, la ampliación del espectro causada por la no linealidad y el error sistemático causado por la no localización.
La tecnología DRA basada en dfb - rfl de gama alta tiene las características únicas de ganancia plana, bajo ruido y buena estabilidad, y puede desempeñar un papel importante en la aplicación de DFS. En primer lugar, se aplica a botda para medir la temperatura o la tensión aplicada a la fibra óptica. El aparato experimental se muestra en la figura 14 (a), en la que se utiliza un método de bombeo mixto de un láser aleatorio de segundo orden y un LD de bajo ruido de primer orden. Los resultados experimentales muestran que el sistema botda de 154,4 km de longitud tiene una resolución espacial de 5 m y una precisión de temperatura de ± 1,4℃, como se muestra en la figura 14 (b) y (c). Además, la tecnología de alta gama dfb - rfl DRA se ha aplicado para aumentar la distancia de detección del reflectómetro óptico sensible a la fase (φ - OTDR) para la detección de vibraciones e interferencias, y se ha logrado una distancia de detección de grabación de 175 km de resolución espacial de 25 M. En 2019, Fu y et al. Ampliaron el rango de detección de botda sin repetidor a 175 km mediante la mezcla de rfla de segundo orden hacia adelante y amplificación láser aleatoria de fibra de tercer orden hacia atrás. Hasta donde sabemos, el sistema ha sido reportado hasta la fecha. La distancia más larga y el factor de calidad más alto (FOM) del botda sin repetidor. Esta es la primera vez que la amplificación láser aleatoria de fibra de tercer orden se aplica al sistema de detección de fibra distribuida. La implementación del sistema demuestra que la amplificación láser aleatoria de fibra de alto orden puede proporcionar una distribución de ganancia alta y plana, y tiene un nivel de ruido tolerable.