డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సెన్సింగ్‌లో ఫైబర్ రాండమ్ లేజర్ అప్లికేషన్

2013లో, హై-ఎండ్ DFB-RFL పంప్ ఆధారంగా DRA యొక్క కొత్త భావన ప్రతిపాదించబడింది మరియు ప్రయోగాల ద్వారా ధృవీకరించబడింది. DFB-RFL యొక్క ప్రత్యేకమైన సెమీ-ఓపెన్ కేవిటీ స్ట్రక్చర్ కారణంగా, దాని ఫీడ్‌బ్యాక్ మెకానిజం ఫైబర్‌లో యాదృచ్ఛికంగా పంపిణీ చేయబడిన రేలీ స్కాటరింగ్‌పై మాత్రమే ఆధారపడుతుంది. ఉత్పత్తి చేయబడిన హై-ఆర్డర్ యాదృచ్ఛిక లేజర్ యొక్క స్పెక్ట్రల్ స్ట్రక్చర్ మరియు అవుట్‌పుట్ పవర్ అద్భుతమైన ఉష్ణోగ్రత సున్నితత్వాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి, కాబట్టి హై-ఎండ్ DFB-RFL చాలా స్థిరమైన తక్కువ-శబ్దం పూర్తిగా పంపిణీ చేయబడిన పంప్ మూలాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. మూర్తి 13(a)లో చూపిన ప్రయోగం అధిక-ఆర్డర్ DFB-RFL ఆధారంగా పంపిణీ చేయబడిన రామన్ యాంప్లిఫికేషన్ భావనను ధృవీకరిస్తుంది మరియు మూర్తి 13(b) వివిధ పంప్ పవర్‌ల క్రింద పారదర్శక ప్రసార స్థితిలో లాభం పంపిణీని చూపుతుంది. 2.5 dB యొక్క లాభం ఫ్లాట్‌నెస్‌తో ద్విదిశాత్మక రెండవ-ఆర్డర్ పంపింగ్ ఉత్తమమైనదని పోలిక నుండి చూడవచ్చు, వెనుకకు రెండవ-ఆర్డర్ రాండమ్ లేజర్ పంపింగ్ (3.8 dB), అయితే ఫార్వర్డ్ యాదృచ్ఛిక లేజర్ పంపింగ్ మొదటి-ఆర్డర్‌కు దగ్గరగా ఉంటుంది. ద్వి దిశాత్మక పంపింగ్, వరుసగా 5.5 dB మరియు 4.9 dB వద్ద, వెనుకబడిన DFB-RFL పంపింగ్ పనితీరు తక్కువ సగటు లాభం మరియు హెచ్చుతగ్గులను పొందుతుంది. అదే సమయంలో, ఈ ప్రయోగంలో పారదర్శక ప్రసార విండోలో ఫార్వర్డ్ DFB-RFL పంప్ యొక్క ప్రభావవంతమైన నాయిస్ ఫిగర్ ద్విదిశాత్మక ఫస్ట్-ఆర్డర్ పంప్ కంటే 2.3 dB తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ద్వి దిశాత్మక రెండవ-ఆర్డర్ పంప్ కంటే 1.3 dB తక్కువగా ఉంటుంది. . సాంప్రదాయ DRAతో పోలిస్తే, ఈ పరిష్కారం సాపేక్ష తీవ్రత శబ్దం బదిలీని అణచివేయడంలో మరియు పూర్తి-శ్రేణి సమతుల్య ప్రసారం/సెన్సింగ్‌ను గ్రహించడంలో స్పష్టమైన సమగ్ర ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు యాదృచ్ఛిక లేజర్ ఉష్ణోగ్రతకు సున్నితంగా ఉండదు మరియు మంచి స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, హై-ఎండ్ DFB-RFL ఆధారంగా DRA ఉంటుంది, ఇది సుదూర ఆప్టికల్ ఫైబర్ ట్రాన్స్‌మిషన్/సెన్సింగ్ కోసం తక్కువ-శబ్దం మరియు స్థిరంగా పంపిణీ చేయబడిన బ్యాలెన్స్‌డ్ యాంప్లిఫికేషన్‌ను అందిస్తుంది మరియు అల్ట్రా-లాంగ్-డిస్టెన్స్ నాన్-రిలే ట్రాన్స్‌మిషన్ మరియు సెన్సింగ్‌ను గ్రహించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. .

డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ఫైబర్ సెన్సింగ్ (DFS), ఆప్టికల్ ఫైబర్ సెన్సింగ్ టెక్నాలజీ రంగంలో ఒక ముఖ్యమైన శాఖగా, క్రింది అత్యుత్తమ ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది: ఆప్టికల్ ఫైబర్ కూడా ఒక సెన్సార్, సెన్సింగ్ మరియు ట్రాన్స్‌మిషన్‌ను సమీకృతం చేస్తుంది; ఇది ఆప్టికల్ ఫైబర్ మార్గంలో ప్రతి బిందువు యొక్క ఉష్ణోగ్రతను నిరంతరం పసిగట్టగలదు. ఒకే ఆప్టికల్ ఫైబర్ వందల వేల పాయింట్ల సెన్సార్ సమాచారాన్ని పొందగలదు, ఇది ప్రస్తుతం ఎక్కువ దూరం మరియు అతిపెద్ద సామర్థ్యం గల సెన్సార్ నెట్‌వర్క్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. విద్యుత్ ప్రసార కేబుల్స్, చమురు మరియు గ్యాస్ పైప్‌లైన్‌లు, హై-స్పీడ్ రైల్వేలు, వంతెనలు మరియు సొరంగాలు వంటి జాతీయ ఆర్థిక వ్యవస్థ మరియు ప్రజల జీవనోపాధికి సంబంధించిన ప్రధాన సౌకర్యాల భద్రత పర్యవేక్షణ రంగంలో DFS సాంకేతికత విస్తృత అప్లికేషన్ అవకాశాలను కలిగి ఉంది. అయినప్పటికీ, సుదూర, అధిక ప్రాదేశిక రిజల్యూషన్ మరియు కొలత ఖచ్చితత్వంతో DFSని గ్రహించడానికి, ఫైబర్ నష్టం వల్ల ఏర్పడే పెద్ద-స్థాయి తక్కువ-ఖచ్చితమైన ప్రాంతాలు, నాన్‌లీనియారిటీ వల్ల స్పెక్ట్రల్ విస్తరణ మరియు నాన్-లోకలైజేషన్ వల్ల ఏర్పడే సిస్టమ్ లోపాలు వంటి సవాళ్లు ఇప్పటికీ ఉన్నాయి.
అధిక-ముగింపు DFB-RFL ఆధారంగా DRA సాంకేతికత ఫ్లాట్ గెయిన్, తక్కువ శబ్దం మరియు మంచి స్థిరత్వం వంటి ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంది మరియు DFS అప్లికేషన్‌లలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ముందుగా, ఆప్టికల్ ఫైబర్‌కు వర్తించే ఉష్ణోగ్రత లేదా ఒత్తిడిని కొలవడానికి ఇది BOTDAకి వర్తించబడుతుంది. ప్రయోగాత్మక పరికరం మూర్తి 14(a)లో చూపబడింది, ఇక్కడ రెండవ-ఆర్డర్ యాదృచ్ఛిక లేజర్ మరియు మొదటి-ఆర్డర్ తక్కువ-నాయిస్ LD యొక్క హైబ్రిడ్ పంపింగ్ పద్ధతి ఉపయోగించబడుతుంది. మూర్తి 14(బి) మరియు (సి)లో చూపిన విధంగా 154.4 కి.మీ పొడవు గల BOTDA వ్యవస్థ 5 మీ.ల ప్రాదేశిక రిజల్యూషన్ మరియు ±1.4 ℃ ఉష్ణోగ్రత ఖచ్చితత్వాన్ని కలిగి ఉందని ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. అదనంగా, వైబ్రేషన్/డిస్టర్బెన్స్ డిటెక్షన్ కోసం ఫేజ్-సెన్సిటివ్ ఆప్టికల్ టైమ్ డొమైన్ రిఫ్లెక్టోమీటర్ (Φ-OTDR) యొక్క సెన్సింగ్ దూరాన్ని పెంచడానికి హై-ఎండ్ DFB-RFL DRA సాంకేతికత వర్తించబడింది, ఇది 175 km 25 m స్పేషియల్ రికార్డ్ సెన్సింగ్ దూరాన్ని సాధించింది. తీర్మానం. 2019లో, ఫార్వర్డ్ సెకండ్-ఆర్డర్ RFLA మరియు బ్యాక్‌వర్డ్ థర్డ్-ఆర్డర్ ఫైబర్ రాండమ్ లేజర్ యాంప్లిఫికేషన్ మిక్సింగ్ ద్వారా, FU Y మరియు ఇతరులు. రిపీటర్-తక్కువ BOTDA యొక్క సెన్సింగ్ పరిధిని 175 కి.మీలకు విస్తరించింది. మనకు తెలిసినంతవరకు, ఈ వ్యవస్థ ఇప్పటివరకు నివేదించబడింది. రిపీటర్ లేకుండా BOTDA యొక్క పొడవైన దూరం మరియు అత్యధిక నాణ్యత అంశం (మెరిట్ యొక్క మూర్తి, FoM). పంపిణీ చేయబడిన ఆప్టికల్ ఫైబర్ సెన్సింగ్ సిస్టమ్‌కు మూడవ-ఆర్డర్ ఫైబర్ రాండమ్ లేజర్ యాంప్లిఫికేషన్ వర్తింపజేయడం ఇదే మొదటిసారి. ఈ వ్యవస్థ యొక్క సాక్షాత్కారం హై-ఆర్డర్ ఫైబర్ రాండమ్ లేజర్ యాంప్లిఫికేషన్ అధిక మరియు ఫ్లాట్ గెయిన్ డిస్ట్రిబ్యూషన్‌ను అందించగలదని మరియు సహించదగిన శబ్ద స్థాయిని కలిగి ఉందని నిర్ధారిస్తుంది.