초장거리 포인트 센싱에 Fiber Random Laser 적용

무작위로분산 피드백 파이버 레이저라만 이득을 기반으로 다양한 환경 조건에서 출력 스펙트럼이 넓고 안정적인 것으로 확인되었으며 반개방 캐비티 DFB-RFL의 레이저 스펙트럼 위치 및 대역폭은 추가점 피드백 장치와 동일합니다. 상관. 포인트 미러(FBG와 같은)의 스펙트럼 특성이 외부 환경에 따라 변경되면 파이버 랜덤 레이저의 레이저 스펙트럼도 변경됩니다. 이 원리를 기반으로 파이버 랜덤 레이저를 사용하여 초장거리 점 감지 기능을 실현할 수 있습니다.

2012년에 보고된 연구에서 DFB-RFL 광원과 FBG 반사를 통해 100km 길이의 광섬유에서 임의의 레이저 광을 생성할 수 있습니다. 다른 구조 설계를 통해 그림 15(a)와 같이 1차 및 2차 레이저 출력을 각각 실현할 수 있습니다. 1차 구조의 경우,펌프 소스는 1 365 nm 레이저이고 1차 Stokes 빛(1 455 nm)의 파장과 일치하는 FBG 센서가 광섬유의 다른 쪽 끝에 배치됩니다. 2차 구조는 1455nm 스폿 FBG 미러를 포함하며, 이는 레이저 생성을 더 쉽게 하기 위해 펌프 끝에 배치되고 1560nm FBG 센서는 광섬유의 맨 끝에 배치됩니다. 생성된 레이저광은 펌프단에서 출력되며, 방출된 빛의 파장 변화를 측정하여 온도 감지를 실현할 수 있습니다. 레이저 파장과 FBG의 온도 사이의 일반적인 관계는 그림 15(b)에 나와 있습니다.

이 방식이 실제 응용 분야에서 매우 매력적인 이유는 다음과 같습니다. 우선 감지 소자는 순수 수동 소자이고 많은 초장거리 장비에 사용되는 복조기(100km 이상)에서 멀리 떨어져 있을 수 있습니다. -원거리 응용 프로그램 환경. (예: 전력선, 석유 및 가스 파이프라인, 고속철도 트랙 등의 안전 모니터링)은 필수입니다. 또한 측정할 정보는 FBG 센서의 중심 파장에 의해서만 결정되는 파장 영역에 반영되므로 손실이 변할 때 펌프 소스 전력 또는 광섬유 감지 시스템이 안정화될 수 있습니다. 마지막으로 1차 및 2차 레이징 스펙트럼의 신호 대 잡음비는 각각 20dB 및 35dB로 높아 시스템이 감지할 수 있는 한계 거리가 100km를 훨씬 초과함을 나타냅니다. 따라서 DFB-RFL은 우수한 열 안정성과 장거리 감지 기능을 갖춘 고성능 광섬유 감지 시스템입니다.
위의 방법과 유사한 200km 지점 감지 시스템도 그림 16과 같이 구현되었습니다. 연구 결과에 따르면 시스템의 긴 감지 거리로 인해 반사된 센서 신호의 신호 대 잡음비가 최상의 경우 17dB, 최악의 경우 10dB, 온도 감도는 11.3 pm/â ƒ입니다. 시스템은 11개 지점의 온도 정보를 동시에 측정할 수 있는 가능성을 제공하는 다중 파장 측정을 실현할 수 있습니다. 그리고 이 숫자는 늘릴 수 있습니다. 문헌에서 언급했듯이 22개의 FBG를 기반으로 하는 파이버 랜덤 레이저는 22개의 다른 파장에서 작동할 수 있습니다. 그러나, 이 솔루션은 동일한 길이의 한 쌍의 광섬유가 필요하며, 광섬유 자원에 대한 수요는 앞서 언급한 방법에 비해 2배가 됩니다.

2016년, 원격광 펌핑 증폭기, 광섬유 통신의 ROPA, 활성 광섬유의 활성 이득의 혼합 이득 사용 및라만단일 모드 광섬유, 포괄적인 이론적 분석 및 실험적 검증의 이점. 그림 17(a)와 같이 1.5μm 대역의 활성 섬유를 기반으로 하는 장거리 RFL이 표시됩니다. 또한, 랜덤 레이저 시스템은 장거리 포인트 센싱에서도 우수한 성능을 보입니다. 포인트형 온도 센서를 예로 들어보겠습니다. 이 구조의 랜덤 레이저 출력단의 피크 파장은 FBG에 추가되는 온도와 선형 관계를 가지며, 센서 시스템은 그림 17(b) 및 (c)와 같이 파장 분할 다중화 기능을 갖는다. 특히, 이 방식은 이전 구조에 비해 임계값이 낮고 신호 대 잡음비가 높습니다.

향후 연구에서는 다양한 펌핑 방식과 미러의 설계를 통해 우수한 성능의 초장거리 광섬유 랜덤 레이저 포인트 센싱 시스템을 실현할 것으로 기대된다.