डिस्ट्रिब्युटेड सेन्सिंगमध्ये फायबर रँडम लेसरचा वापर

2013 मध्ये, हाय-एंड DFB-RFL पंपावर आधारित DRA ची नवीन संकल्पना प्रस्तावित करण्यात आली आणि प्रयोगांद्वारे सत्यापित केली गेली. DFB-RFL च्या अद्वितीय अर्ध-खुल्या पोकळीच्या संरचनेमुळे, त्याची अभिप्राय यंत्रणा केवळ फायबरमध्ये यादृच्छिकपणे वितरीत केलेल्या रेले स्कॅटरिंगवर अवलंबून असते. हाय-ऑर्डर यादृच्छिक लेसर उत्पादित केलेल्या स्पेक्ट्रल संरचना आणि आउटपुट पॉवर उत्कृष्ट तापमान असंवेदनशीलता प्रदर्शित करतात, म्हणून हाय-एंड DFB-RFL एक अतिशय स्थिर कमी-आवाज पूर्णपणे वितरित पंप स्रोत तयार करू शकतो. आकृती 13(a) मध्ये दाखवलेला प्रयोग उच्च-ऑर्डर DFB-RFL वर आधारित वितरित रमन प्रवर्धनाच्या संकल्पनेची पडताळणी करतो आणि आकृती 13(b) वेगवेगळ्या पंप पॉवर अंतर्गत पारदर्शक ट्रान्समिशन स्थितीत लाभ वितरण दर्शवितो. तुलना केल्यास असे दिसून येते की द्विदिशात्मक द्वितीय-क्रम पंपिंग सर्वोत्तम आहे, 2.5 dB चा सपाटपणा वाढतो, त्यानंतर बॅकवर्ड सेकंड-ऑर्डर यादृच्छिक लेसर पंपिंग (3.8 dB), तर फॉरवर्ड यादृच्छिक लेसर पंपिंग प्रथम-ऑर्डरच्या जवळ आहे. द्विदिश पंपिंग, अनुक्रमे 5.5 dB आणि 4.9 dB वर, मागास DFB-RFL पंपिंग कार्यप्रदर्शन कमी सरासरी लाभ आणि वाढ चढउतार आहे. त्याच वेळी, या प्रयोगातील पारदर्शक ट्रांसमिशन विंडोमध्ये फॉरवर्ड डीएफबी-आरएफएल पंपचा प्रभावी आवाज आकृती द्विदिशात्मक प्रथम-ऑर्डर पंपापेक्षा 2.3 डीबी कमी आहे आणि द्विदिशात्मक द्वितीय-ऑर्डर पंपपेक्षा 1.3 डीबी कमी आहे. . पारंपारिक DRA च्या तुलनेत, या सोल्यूशनचे सापेक्ष तीव्रतेच्या आवाजाचे हस्तांतरण रोखण्यात आणि पूर्ण-श्रेणी संतुलित ट्रांसमिशन/सेन्सिंग लक्षात घेण्यामध्ये स्पष्ट सर्वसमावेशक फायदे आहेत आणि यादृच्छिक लेसर तापमानास असंवेदनशील आहे आणि चांगली स्थिरता आहे. म्हणून, उच्च-अंत DFB-RFL वर आधारित DRA असू शकते हे लांब-अंतराच्या ऑप्टिकल फायबर ट्रान्समिशन/सेन्सिंगसाठी कमी-आवाज आणि स्थिर वितरित संतुलित प्रवर्धन प्रदान करते आणि अल्ट्रा-लाँग-डिस्टन्स नॉन-रिले ट्रांसमिशन आणि सेन्सिंगची जाणीव करण्याची क्षमता आहे. .

डिस्ट्रिब्युटेड फायबर सेन्सिंग (DFS), ऑप्टिकल फायबर सेन्सिंग तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रातील एक महत्त्वाची शाखा म्हणून, खालील उत्कृष्ट फायदे आहेत: ऑप्टिकल फायबर स्वतः एक सेन्सर आहे, संवेदन आणि प्रसारण एकत्रित करणारा; हे ऑप्टिकल फायबर मार्गावरील प्रत्येक बिंदूचे तापमान सतत जाणवू शकते. अवकाशीय वितरण आणि भौतिक मापदंडांची माहिती बदलणे जसे की, ताण इ.; एकल ऑप्टिकल फायबर शेकडो हजारो पॉइंट्सपर्यंत सेन्सर माहिती मिळवू शकतो, जे सध्याचे सर्वात लांब अंतर आणि सर्वात मोठे क्षमतेचे सेन्सर नेटवर्क तयार करू शकते. राष्ट्रीय अर्थव्यवस्थेशी संबंधित प्रमुख सुविधा आणि लोकांच्या उपजीविकेच्या सुरक्षिततेच्या निरीक्षणाच्या क्षेत्रात डीएफएस तंत्रज्ञानाच्या व्यापक उपयोगाच्या शक्यता आहेत, जसे की पॉवर ट्रान्समिशन केबल्स, तेल आणि गॅस पाइपलाइन, हाय-स्पीड रेल्वे, पूल आणि बोगदे. तथापि, लांब अंतर, उच्च अवकाशीय रिझोल्यूशन आणि मोजमाप अचूकतेसह DFS साकार करण्यासाठी, फायबरच्या नुकसानामुळे मोठ्या प्रमाणात कमी-सुस्पष्टता असलेले प्रदेश, नॉनलाइनरिटीमुळे होणारे वर्णक्रमीय विस्तार आणि गैर-स्थानिकीकरणामुळे झालेल्या सिस्टम त्रुटी यासारखी आव्हाने अजूनही आहेत.
हाय-एंड DFB-RFL वर आधारित DRA तंत्रज्ञानामध्ये फ्लॅट गेन, कमी आवाज आणि चांगली स्थिरता यासारखे अद्वितीय गुणधर्म आहेत आणि ते DFS ऍप्लिकेशन्समध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावू शकतात. प्रथम, ऑप्टिकल फायबरवर लागू केलेले तापमान किंवा ताण मोजण्यासाठी ते BOTDA ला लागू केले जाते. प्रायोगिक उपकरण आकृती 14(a) मध्ये दर्शविले आहे, जेथे द्वितीय-क्रम यादृच्छिक लेसरची संकरित पंपिंग पद्धत आणि प्रथम-ऑर्डर कमी-आवाज LD वापरला जातो. प्रायोगिक परिणाम दर्शविते की 154.4 किमी लांबीच्या BOTDA प्रणालीचे अवकाशीय रिझोल्यूशन 5 मीटर आणि तापमान अचूकता ±1.4 ℃ आहे, आकृती 14(b) आणि (c) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे. या व्यतिरिक्त, कंपन/अडथळा शोधण्यासाठी फेज-सेन्सिटिव्ह ऑप्टिकल टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर (Φ-OTDR) चे संवेदन अंतर वाढवण्यासाठी उच्च-स्तरीय DFB-RFL DRA तंत्रज्ञान लागू केले गेले, 175 किमी 25 मीटरचे विक्रमी संवेदन अंतर साध्य केले. अवकाशीय ठराव. 2019 मध्ये, फॉरवर्ड सेकंड-ऑर्डर RFLA आणि बॅकवर्ड थर्ड-ऑर्डर फायबर यादृच्छिक लेसर अॅम्प्लीफिकेशनच्या मिश्रणाद्वारे, FU Y et al. रिपीटर-लेस बीओटीडीएची सेन्सिंग रेंज १७५ किमीपर्यंत वाढवली. आमच्या माहितीनुसार, ही प्रणाली आतापर्यंत नोंदवली गेली आहे. रिपीटरशिवाय बीओटीडीएचा सर्वात लांब अंतर आणि सर्वोच्च गुणवत्ता घटक (फिगर ऑफ मेरिट, एफओएम). वितरित ऑप्टिकल फायबर सेन्सिंग सिस्टीमवर थर्ड-ऑर्डर फायबर यादृच्छिक लेसर प्रवर्धन लागू करण्याची ही पहिलीच वेळ आहे. या प्रणालीची प्राप्ती पुष्टी करते की उच्च-ऑर्डर फायबर यादृच्छिक लेसर अॅम्प्लीफिकेशन उच्च आणि सपाट लाभ वितरण प्रदान करू शकते आणि आवाजाची पातळी सहन करण्यायोग्य आहे.