分散型センシングにおけるファイバーランダムレーザーの応用

2013年には、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、実験によって検証されました。 DFB-RFLの独自のセミオープンキャビティ構造により、そのフィードバックメカニズムは、ファイバ内にランダムに分布するレイリー散乱のみに依存しています。生成された高次ランダムレーザーのスペクトル構造と出力パワーは、優れた温度非感受性を示すため、ハイエンドDFB-RFLは、非常に安定した低ノイズの完全分散型ポンプ光源を形成できます。図13（a）に示す実験は、高次DFB-RFLに基づく分散ラマン増幅の概念を検証し、図13（b）は、さまざまなポンプパワーでの透過透過状態でのゲイン分布を示しています。比較からわかるように、双方向の2次ポンピングが最適で、ゲインの平坦度は2.5 dBで、その後に後方の2次ランダムレーザーポンピング（3.8 dB）が続き、前方のランダムレーザーポンピングは1次に近いです。双方向ポンピングそれぞれ5.5dBと4.9dBでは、後方DFB-RFLポンピング性能は、平均ゲインとゲイン変動が低くなります。同時に、この実験の透明な送信ウィンドウでのフォワードDFB-RFLポンプの実効雑音指数は、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1.3dB低くなっています。 。従来のDRAと比較して、このソリューションは、相対強度のノイズ伝達を抑制し、フルレンジのバランスの取れた伝送/センシングを実現するという明らかな包括的な利点があり、ランダムレーザーは温度に影響されず、優れた安定性を備えています。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/センシングに低ノイズで安定した分散平衡増幅を提供し、超長距離非リレー伝送およびセンシングを実現する可能性があります。 。

分散型ファイバーセンシング（DFS）は、光ファイバーセンシング技術の分野における重要な分野として、次の優れた利点があります。光ファイバー自体がセンサーであり、センシングと伝送を統合します。光ファイバパス上の各ポイントの温度を継続的に検出できます。ひずみなどの物理パラメータの空間分布と変化情報。 1本の光ファイバーで最大数十万点のセンサー情報を取得でき、現在、最長距離で最大容量のセンサーネットワークを形成できます。 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、国民経済や人々の生活に関連する主要施設の安全監視の分野で幅広い応用が見込まれています。しかし、長距離、高空間分解能、測定精度でDFSを実現するためには、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の広がり、非局在化によるシステムエラーなどの課題があります。
ハイエンドDFB-RFLに基づくDRAテクノロジは、フラットゲイン、低ノイズ、優れた安定性などの独自の特性を備えており、DFSアプリケーションで重要な役割を果たすことができます。まず、BOTDAに適用して、光ファイバーにかかる温度やひずみを測定します。実験装置を図14（a）に示します。ここでは、2次ランダムレーザーと1次低ノイズLDのハイブリッドポンピング法が使用されています。実験結果は、図14（b）および（c）に示すように、長さ154.4kmのBOTDAシステムの空間分解能が5m、温度精度が±1.4°であることを示しています。さらに、ハイエンドのDFB-RFL DRAテクノロジーを適用して、振動/外乱検出用の位相敏感光時間領域反射率計（Φ-OTDR）の検出距離を延長し、175 km 25mの記録的な検出距離を達成しました。空間解像度。 2019年、順方向2次RFLAと逆方向3次ファイバーランダムレーザー増幅の混合により、FU Y etal。リピーターレスBOTDAの検知範囲を175kmに拡大しました。私たちの知る限り、このシステムはこれまでに報告されています。リピーターなしのBOTDAの最長距離と最高品質係数（性能指数、FoM）。分散型光ファイバーセンシングシステムに3次ファイバーランダムレーザー増幅が適用されたのはこれが初めてです。このシステムの実現により、高次ファイバーランダムレーザー増幅が高フラットなゲイン分布を提供でき、許容可能なノイズレベルを備えていることが確認されます。