分散型センシングにおけるファイバランダムレーザの使用
リリース:ボコスオプトエレクトロニクス  時間:2022-11-01  ブラウズ:757
2013年、ハイエンドDFB-RFLポンプに基づくDRAの新しい概念が提案され、実験により検証された。DFB−RFL独自の半開放空洞構造のため、そのフィードバック機構は光ファイバ中にランダムに分布するRayleigh散乱にのみ依存する。生成された高次ランダムレーザのスペクトル構造と出力パワーは優れた温度不感性を示すため、高次DFB−RFLは非常に安定な低雑音全分布ポンプ源を形成することができる。図13(a)に示す実験は高次DFB−RFLに基づく分散Raman増幅の概念を検証し、図13(b)は異なるポンプパワーにおける透明輸送状態における利得分布を示す。比較により、双方向二次ポンプが最適であり、利得平坦度は2.5 dB、次は逆二次ランダムレーザーポンプ(3.8 dB)であり、順方向ランダムレーザーポンプは一次双方向ポンプに近く、それぞれ5.5 dBと4.9 dBであり、逆DFB-RFLポンプ性能の平均利得と利得変動は低い。同時に、本実験では、透明伝送窓における前方DFB−RFLポンプの有効ノイズ係数は双方向1次ポンプより2.3 dB低く、双方向2次ポンプより1.3 dB低い。従来のDRAと比較して、このソリューションは相対強度ノイズ伝達を抑制し、全範囲平衡伝達/センシングを実現する上で明らかな総合的優位性があり、ランダムレーザは温度に敏感ではなく、良好な安定性を持っている。したがって、ハイエンドDFB−RFLに基づくDRAは、長距離光ファイバ伝送/センシングのために低雑音と安定した分散平衡増幅を提供し、超長距離非中継伝送とセンシングを実現する可能性がある。
分散型光ファイバセンシング(DFS)は光ファイバセンシング技術分野の重要な分岐点として、以下の突出した優位性を持っている:光ファイバ自体はセンサであり、センシングと伝送を一体化し、光ファイバ経路上の各点の温度を連続的に感知することができます。ひずみなどの物理パラメータの空間分布と変化情報。単一の光ファイバは数十万点までのセンサ情報を得ることができ、現在最も距離が長く、容量が最大のセンサネットワークを形成することができる。DFS技術は送電ケーブル、石油・ガスパイプライン、高速鉄道、橋梁、トンネルなど国の経済・民生にかかわる重要施設の安全モニタリング分野において広い応用の将来性を持っている。しかし、長距離、高空間分解能、測定精度を有するDFSを実現するには、光ファイバ損失による大規模な低精度領域、非線形性によるスペクトル広がり、非局所化によるシステム誤差などの課題が依然として存在する。

ハイエンドDFB-RFLに基づくDRA技術は利得が平坦で、ノイズが低く、安定性が良いなどの独特な特性を持ち、DFS応用において重要な役割を果たすことができる。まず、BOTDAに適用して、光ファイバに適用される温度または歪みを測定します。実験装置は図14(a)に示すように、二次ランダムレーザと一次低雑音LDの混合ポンプ方法を用いた。実験の結果、長さ154.4 kmのBOTDAシステムは、図14(b)及び(c)に示すように、5 mの空間分解能及び±1.4℃の温度精度を有する。また、ハイエンドDFB−RFL DRA技術は振動・干渉検出用の位相感知光学時間領域反射計(Φ−TDR)のセンシング距離を増加させ、175 km 25 m空間分解能の記録センシング距離を実現するために応用されている。2019年には、順方向二次RFLAと後方向三次光ファイバのランダムレーザ増幅の混合により、FUYらは中継器なしBOTDAのセンシング範囲を175 kmに拡張した。私たちが知っている限りでは、このシステムはこれまでに報告されています。中継器を持たないBOTDAの最長距離と最高品質係数(品質係数、FoM)。これは三次ファイバランダムレーザ増幅が分散ファイバセンシングシステムに初めて適用されたものである。このシステムの実現は、高次光ファイバのランダムレーザ増幅が高かつ平坦な利得分布を提供し、許容可能なノイズレベルを有することを確認した。
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