वितरित सेंसिंग में फाइबर रैंडम लेजर का अनुप्रयोग

2013 में, हाई-एंड डीएफबी-आरएफएल पंप पर आधारित डीआरए की एक नई अवधारणा प्रस्तावित की गई थी और प्रयोगों द्वारा सत्यापित की गई थी। डीएफबी-आरएफएल की अनूठी अर्ध-खुली गुहा संरचना के कारण, इसका फीडबैक तंत्र केवल फाइबर में बेतरतीब ढंग से वितरित रेले स्कैटरिंग पर निर्भर करता है। उत्पादित उच्च-क्रम यादृच्छिक लेजर की वर्णक्रमीय संरचना और आउटपुट पावर उत्कृष्ट तापमान असंवेदनशीलता प्रदर्शित करती है, इसलिए उच्च-स्तरीय डीएफबी-आरएफएल एक बहुत ही स्थिर कम-शोर पूरी तरह से वितरित पंप स्रोत बना सकता है। चित्र 13(ए) में दिखाया गया प्रयोग उच्च-क्रम डीएफबी-आरएफएल के आधार पर वितरित रमन प्रवर्धन की अवधारणा को सत्यापित करता है, और चित्र 13(बी) विभिन्न पंप शक्तियों के तहत पारदर्शी संचरण स्थिति में लाभ वितरण को दर्शाता है। तुलना से यह देखा जा सकता है कि द्विदिशात्मक दूसरे क्रम की पंपिंग सबसे अच्छी है, 2.5 डीबी के लाभ समतलता के साथ, इसके बाद पिछड़े दूसरे क्रम की यादृच्छिक लेजर पंपिंग (3.8 डीबी) होती है, जबकि आगे की यादृच्छिक लेजर पंपिंग पहले क्रम के करीब होती है द्विदिशात्मक पंपिंग, क्रमशः 5.5 डीबी और 4.9 डीबी पर, पिछड़ा डीएफबी-आरएफएल पंपिंग प्रदर्शन कम औसत लाभ और लाभ में उतार-चढ़ाव है। साथ ही, इस प्रयोग में पारदर्शी ट्रांसमिशन विंडो में फॉरवर्ड डीएफबी-आरएफएल पंप का प्रभावी शोर आंकड़ा द्विदिशात्मक प्रथम-क्रम पंप की तुलना में 2.3 डीबी कम है और द्विदिशीय द्वितीय-क्रम पंप की तुलना में 1.3 डीबी कम है। . पारंपरिक डीआरए की तुलना में, इस समाधान में सापेक्ष तीव्रता के शोर हस्तांतरण को दबाने और पूर्ण-श्रेणी संतुलित संचरण/संवेदन को साकार करने में स्पष्ट व्यापक लाभ हैं, और यादृच्छिक लेजर तापमान के प्रति असंवेदनशील है और इसमें अच्छी स्थिरता है। इसलिए, हाई-एंड डीएफबी-आरएफएल पर आधारित डीआरए लंबी दूरी के ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन/सेंसिंग के लिए कम शोर और स्थिर वितरित संतुलित प्रवर्धन प्रदान कर सकता है, और इसमें अल्ट्रा-लंबी दूरी के गैर-रिले ट्रांसमिशन और सेंसिंग का एहसास करने की क्षमता है। .

ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग तकनीक के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण शाखा के रूप में वितरित फाइबर सेंसिंग (डीएफएस) के निम्नलिखित उत्कृष्ट फायदे हैं: ऑप्टिकल फाइबर स्वयं एक सेंसर है, जो सेंसिंग और ट्रांसमिशन को एकीकृत करता है; यह ऑप्टिकल फाइबर पथ पर प्रत्येक बिंदु के तापमान को लगातार महसूस कर सकता है, भौतिक मापदंडों जैसे तनाव, आदि की स्थानिक वितरण और परिवर्तन जानकारी; एक एकल ऑप्टिकल फाइबर सेंसर जानकारी के सैकड़ों-हजारों बिंदुओं तक प्राप्त कर सकता है, जो वर्तमान में सबसे लंबी दूरी और सबसे बड़ी क्षमता वाला सेंसर नेटवर्क बना सकता है। डीएफएस तकनीक में राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था और लोगों की आजीविका से संबंधित प्रमुख सुविधाओं, जैसे बिजली ट्रांसमिशन केबल, तेल और गैस पाइपलाइन, हाई-स्पीड रेलवे, पुल और सुरंगों की सुरक्षा निगरानी के क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं। हालाँकि, लंबी दूरी, उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन और माप सटीकता के साथ डीएफएस का एहसास करने के लिए, अभी भी फाइबर हानि के कारण बड़े पैमाने पर कम-सटीक क्षेत्र, गैर-रैखिकता के कारण वर्णक्रमीय चौड़ीकरण और गैर-स्थानीयकरण के कारण होने वाली सिस्टम त्रुटियां जैसी चुनौतियां हैं।
हाई-एंड डीएफबी-आरएफएल पर आधारित डीआरए तकनीक में फ्लैट गेन, कम शोर और अच्छी स्थिरता जैसे अद्वितीय गुण हैं, और यह डीएफएस अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। सबसे पहले, इसे ऑप्टिकल फाइबर पर लागू तापमान या तनाव को मापने के लिए बीओटीडीए पर लागू किया जाता है। प्रायोगिक उपकरण चित्र 14(ए) में दिखाया गया है, जहां दूसरे क्रम के यादृच्छिक लेजर और पहले क्रम के कम शोर वाले एलडी की हाइब्रिड पंपिंग विधि का उपयोग किया जाता है। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि 154.4 किमी की लंबाई वाली बीओटीडीए प्रणाली का स्थानिक विभेदन 5 मीटर और तापमान सटीकता ±1.4 ℃ है, जैसा चित्र 14(बी) और (सी) में दिखाया गया है। इसके अलावा, कंपन/अशांति का पता लगाने के लिए चरण-संवेदनशील ऑप्टिकल टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर (Φ-OTDR) की सेंसिंग दूरी बढ़ाने के लिए हाई-एंड डीएफबी-आरएफएल डीआरए तकनीक लागू की गई, जिससे 175 किमी 25 मीटर की रिकॉर्ड सेंसिंग दूरी प्राप्त हुई। संकल्प। 2019 में, फॉरवर्ड सेकेंड-ऑर्डर आरएफएलए और बैकवर्ड थर्ड-ऑर्डर फाइबर रैंडम लेजर एम्प्लीफिकेशन, एफयू वाई एट अल के मिश्रण के माध्यम से। पुनरावर्तक-रहित बीओटीडीए की संवेदन सीमा को 175 किमी तक बढ़ाया गया। जहां तक ​​हम जानते हैं, इस प्रणाली की अब तक सूचना मिली है। पुनरावर्तक के बिना बीओटीडीए की सबसे लंबी दूरी और उच्चतम गुणवत्ता कारक (मेरिट का आंकड़ा, फोम)। यह पहली बार है कि तीसरे क्रम के फाइबर यादृच्छिक लेजर प्रवर्धन को वितरित ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग सिस्टम पर लागू किया गया है। इस प्रणाली का एहसास इस बात की पुष्टि करता है कि उच्च-क्रम फाइबर यादृच्छिक लेजर प्रवर्धन उच्च और सपाट लाभ वितरण प्रदान कर सकता है, और इसमें एक सहनीय शोर स्तर होता है।