การประยุกต์ใช้ไฟเบอร์สุ่มเลเซอร์ในการตรวจจับจุดระยะไกลพิเศษ

สุ่มไฟเบอร์เลเซอร์ป้อนกลับแบบกระจายตามอัตราขยายของ รามัน สเปกตรัมของเอาต์พุตได้รับการยืนยันว่ากว้างและเสถียรภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน และตำแหน่งคลื่นความถี่เลเซอร์และแบนด์วิธของ DFB-RFL แบบครึ่งช่องเปิดจะเหมือนกับอุปกรณ์ป้อนกลับแบบจุดที่เพิ่มขึ้น สเปกตรัมมีค่าสูง มีความสัมพันธ์กัน หากลักษณะสเปกตรัมของกระจกสะท้อนจุด (เช่น FBG) เปลี่ยนไปตามสภาพแวดล้อมภายนอก สเปกตรัมเลเซอร์ของเลเซอร์แบบสุ่มไฟเบอร์ก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ตามหลักการนี้ เลเซอร์สุ่มแบบไฟเบอร์สามารถใช้เพื่อให้เกิดฟังก์ชันการตรวจจับจุดระยะไกลพิเศษ

ในงานวิจัยที่รายงานในปี 2555 ผ่านแหล่งกำเนิดแสง DFB-RFL และการสะท้อน FBG สามารถสร้างแสงเลเซอร์แบบสุ่มได้ในใยแก้วนำแสงที่มีความยาว 100 กม. ด้วยการออกแบบโครงสร้างที่แตกต่างกัน เอาต์พุตเลเซอร์อันดับหนึ่งและอันดับสองสามารถรับรู้ได้ตามลำดับ ดังแสดงในรูปที่ 15(a) สำหรับโครงสร้างลำดับแรก theแหล่งปั๊มคือเลเซอร์ขนาด 1 365 นาโนเมตร และเซ็นเซอร์ FBG ที่ตรงกับความยาวคลื่นของแสงสโตกส์อันดับหนึ่ง (1 455 นาโนเมตร) วางอยู่ที่ปลายอีกด้านของไฟเบอร์ โครงสร้างอันดับที่สองประกอบด้วยกระจก FBG สปอต 1 455 นาโนเมตร ซึ่งวางอยู่ที่ปลายปั๊มเพื่อให้สร้างเลเซอร์ได้ง่ายขึ้น และวางเซ็นเซอร์ FBG ขนาด 1 560 นาโนเมตรที่ปลายด้านไกลของไฟเบอร์ แสงเลเซอร์ที่สร้างขึ้นจะถูกส่งออกไปที่ปลายปั๊ม และสามารถรับรู้อุณหภูมิได้โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นของแสงที่ปล่อยออกมา ความสัมพันธ์โดยทั่วไประหว่างความยาวคลื่นเลเซอร์และอุณหภูมิของ FBG แสดงไว้ในรูปที่ 15(b)

เหตุผลที่รูปแบบนี้น่าสนใจมากในการใช้งานจริงคือ: ประการแรก องค์ประกอบการตรวจจับเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟบริสุทธิ์ และอาจอยู่ห่างจากตัวแยกส่วน (มากกว่า 100 กม.) ซึ่งใช้ในระยะไกลพิเศษจำนวนมาก สภาพแวดล้อมแอปพลิเคชันระยะทาง (เช่นการตรวจสอบความปลอดภัยของสายไฟ ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ รางรถไฟความเร็วสูง ฯลฯ) เป็นสิ่งที่ต้องทำ นอกจากนี้ ข้อมูลที่จะวัดจะสะท้อนให้เห็นในโดเมนความยาวคลื่น ซึ่งกำหนดโดยความยาวคลื่นตรงกลางของเซ็นเซอร์ FBG เท่านั้น ทำให้ระบบในกำลังของปั๊มหรือไฟเบอร์ออปติก การตรวจจับสามารถเสถียรได้เมื่อการสูญเสียเปลี่ยนแปลง ในที่สุด อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนของสเปกตรัมเลเซอร์อันดับที่หนึ่งและอันดับสองจะสูงถึง 20 dB และ 35 dB ตามลำดับ ซึ่งบ่งชี้ว่าระยะจำกัดที่ระบบสามารถตรวจจับได้ไกลเกิน 100 กม. ดังนั้น ความเสถียรทางความร้อนที่ดีและการตรวจจับระยะไกลพิเศษทำให้ DFB-RFL เป็นระบบตรวจจับใยแก้วนำแสงที่มีประสิทธิภาพสูง
ยังได้นำระบบตรวจจับจุดระยะทาง 200 กม. ที่คล้ายกับวิธีการข้างต้นมาใช้ ดังแสดงในรูปที่ 16 ผลการวิจัยพบว่า เนื่องจากระยะการตรวจจับระยะไกลของระบบ อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนของสัญญาณเซ็นเซอร์ที่สะท้อนกลับมีค่าเท่ากับ ในกรณีที่ดีที่สุด 17 dB, 10 dB ในกรณีที่แย่กว่านั้น และความไวต่ออุณหภูมิคือ 23.00 น./℃ ระบบสามารถรับรู้การวัดความยาวคลื่นหลายช่วง ซึ่งให้ความเป็นไปได้ในการวัดอุณหภูมิข้อมูล 11 จุดพร้อมกัน และจำนวนนี้สามารถเพิ่มขึ้นได้ ตามที่กล่าวไว้ในวรรณกรรม เลเซอร์สุ่มแบบไฟเบอร์ที่ใช้ 22 FBGs สามารถทำงานที่ความยาวคลื่นต่างกัน 22 แบบ อย่างไรก็ตาม การแก้ปัญหาต้องใช้ไฟเบอร์ออปติกคู่หนึ่งที่มีความยาวเท่ากัน และความต้องการทรัพยากรไฟเบอร์ออปติกเพิ่มขึ้นสองเท่าเมื่อเทียบกับวิธีการดังกล่าว

ในปี 2559 รีโมทแอมพลิฟายเออร์ปั๊มออปติคัล, ROPA ในการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก โดยใช้เกนแบบผสมของแอกทีฟเกนในแอกทีฟไฟเบอร์และรามันได้รับไฟเบอร์โหมดเดียว การวิเคราะห์เชิงทฤษฎีที่ครอบคลุมและการตรวจสอบการทดลอง นำเสนอ RFL ทางไกลโดยอิงจากเส้นใยที่ใช้งานในแถบความถี่ 1.5 μ ม. ดังแสดงในรูปที่ 17(a) นอกจากนี้ ระบบเลเซอร์สุ่มยังทำงานได้ดีในการตรวจจับจุดระยะไกล ยกตัวอย่างเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบจุด ความยาวคลื่นสูงสุดของปลายเอาต์พุตเลเซอร์แบบสุ่มของโครงสร้างนี้มีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับอุณหภูมิที่เพิ่มไปยัง FBG และระบบเซ็นเซอร์มีฟังก์ชันมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นดังแสดงในรูปที่ 17 (b) และ ( c) ดังที่แสดง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อเทียบกับโครงสร้างก่อนหน้านี้ รูปแบบนี้มีเกณฑ์ที่ต่ำกว่าและมีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่สูงกว่า

ในการวิจัยในอนาคต ด้วยการออกแบบวิธีการสูบน้ำแบบต่างๆ และกระจกเงา คาดว่าจะสามารถรับรู้ระบบตรวจจับจุดด้วยเลเซอร์แบบสุ่มด้วยไฟเบอร์ระยะไกลพิเศษพร้อมประสิทธิภาพที่เหนือกว่า