분산 감지에 파이버 랜덤 레이저 적용

2013년에는 고급형 DFB-RFL 펌프를 기반으로 한 새로운 개념의 DRA가 제안되고 실험을 통해 검증되었습니다. DFB-RFL의 독특한 반개방형 캐비티 구조로 인해 피드백 메커니즘은 섬유에 무작위로 분포된 레일리 산란에만 의존합니다. 생성된 고차 랜덤 레이저의 스펙트럼 구조와 출력은 뛰어난 온도 둔감성을 나타내므로 고급형 DFB-RFL은 매우 안정적인 저잡음 완전 분산형 펌프 소스를 형성할 수 있습니다. 그림 13(a)의 실험은 고차 DFB-RFL을 기반으로 분산 라만 증폭의 개념을 검증하고 그림 13(b)는 서로 다른 펌프 전력에서 투명 전송 상태의 이득 분포를 보여줍니다. 비교해 보면 이득 평탄도가 2.5dB인 양방향 2차 펌핑이 가장 좋고 그 다음으로 후방 2차 랜덤 레이저 펌핑(3.8dB)이 뒤따르는 반면 전방 랜덤 레이저 펌핑은 1차에 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 양방향 펌핑, 각각 5.5dB 및 4.9dB에서 역방향 DFB-RFL 펌핑 성능은 평균 이득 및 이득 변동이 더 낮습니다. 동시에, 본 실험에서 투명 투과창에서 순방향 DFB-RFL 펌프의 유효 소음 지수는 양방향 1차 펌프보다 2.3dB 낮고, 양방향 2차 펌프보다 1.3dB 낮습니다. . 기존 DRA와 비교하여 이 솔루션은 상대적인 강도의 소음 전달을 억제하고 전체 범위의 균형 잡힌 전송/감지를 실현하는 데 있어 명백하고 포괄적인 이점을 가지고 있으며, 랜덤 레이저는 온도에 민감하지 않고 안정성이 좋습니다. 따라서 하이엔드 DFB-RFL 기반의 DRA는 장거리 광섬유 전송/센싱을 위한 저잡음, 안정적인 분산형 평형 증폭을 제공하며, 초장거리 무릴레이 전송 및 센싱을 실현할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. .

광섬유 감지 기술 분야의 중요한 분야인 분산 광섬유 감지(DFS)는 다음과 같은 뛰어난 장점을 가지고 있습니다. 광섬유 자체는 감지와 전송을 통합하는 센서입니다. 광섬유 경로의 각 지점 온도를 지속적으로 감지할 수 있습니다. 스트레인 등과 같은 물리적 매개변수의 공간 분포 및 변경 정보; 단일 광섬유는 최대 수십만 포인트의 센서 정보를 얻을 수 있으며, 이는 현재 가장 긴 거리와 최대 용량의 센서 네트워크를 형성할 수 있습니다. DFS 기술은 송전케이블, 송유관, 가스관, 고속철도, 교량, 터널 등 국민경제와 국민생활과 관련된 주요 시설물의 안전감시 분야에 폭넓은 활용 가능성을 갖고 있다. 그러나 장거리, 높은 공간 분해능 및 측정 정확도를 갖춘 DFS를 구현하려면 광섬유 손실로 인한 대규모 저정밀 영역, 비선형성으로 인한 스펙트럼 확장, 비국위화로 인한 시스템 오류 등의 과제가 여전히 남아 있습니다.
고급 DFB-RFL을 기반으로 하는 DRA 기술은 평탄 이득, 저잡음, 우수한 안정성과 같은 고유한 특성을 가지며 DFS 애플리케이션에서 중요한 역할을 할 수 있습니다. 먼저 BOTDA에 적용해 광섬유에 가해지는 온도나 변형률을 측정한다. 실험 장치는 그림 14(a)에 나와 있으며 2차 랜덤 레이저와 1차 저잡음 LD의 하이브리드 펌핑 방법이 사용되었습니다. 실험 결과, 그림 14(b)와 (c)에 표시된 것처럼 길이 154.4km의 BOTDA 시스템은 5m의 공간 분해능과 ±1.4℃의 온도 정확도를 나타냅니다. 또한, 하이엔드 DFB-RFL DRA 기술을 적용해 진동/외란 감지용 위상감응형 광시간영역 반사계(Φ-OTDR)의 감지거리를 늘려 175㎞ 공간적 25m의 감지거리 기록을 달성했다. 해결. 2019년에는 순방향 2차 RFLA와 역방향 3차 광섬유 랜덤 레이저 증폭의 혼합을 통해 FU Y et al. 중계기가 없는 BOTDA의 감지 범위를 175km로 확장했습니다. 우리가 아는 한, 이 시스템은 지금까지 보고되었습니다. 중계기가 없는 BOTDA의 가장 긴 거리와 가장 높은 품질 계수(Figure of Merit, FoM)입니다. 3차 광섬유 랜덤 레이저 증폭이 분산 광섬유 감지 시스템에 적용된 것은 이번이 처음이다. 이 시스템의 실현은 고차 파이버 랜덤 레이저 증폭이 높고 평평한 이득 분포를 제공할 수 있으며 허용 가능한 소음 수준을 가짐을 확인합니다.