分布式光纤传感器论文：布里渊散射电光强度调制器布拉格光纤光栅分布式拉曼放大

1、分布式光纤传感器论文：布里渊散射电光强度调制器布拉格光纤光栅分布式拉曼放大【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。【摘要】基于布里渊光时域反射(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry, BOTDR)的传感器是一种分布式光纤传感器，沿光纤可同时得到测量场在时间和空间的物理信息。然而，由于基于BOTDR的传感器中信号信噪比较低，影响其测量的空间分辨率和温度/应变分辨率，使得其无法满足实际应用场合中对测量精度的要求，极大地限制了其在实际工程中的应用。因此，本文在深入研

2、究BOTDR传感原理的基础上，详细分析了光纤中布里渊散射的特点，提出采用布拉格光纤光栅对参考光滤波来实现参考光的稳定性，同时结合分布式拉曼放大来提高信号的信噪比，从而提高了BOTDR系统的测量精度和测量距离。首先，分析了基于BOTDR传感器的国内外研究现状。较为详细地介绍了光纤中的布里渊散射基本原理，研究了布里渊频移、功率和温度、应变的关系以及布里渊信号相干外差检测技术，为之后整体系统的设计奠定了理论基础。其次，针对光相干外差检测中参考光不稳定性进行了详细研究。通过分析铌酸锂电光强度调制器的工作原理及其影响因素，获得了具有布里渊频移的参考光。利用布拉格光纤光栅实现了参考光的滤波，并通过实验验证

3、了参考光经布拉格光纤光栅滤波后能够长时间保持稳定。再次，研究了拉曼放大的机理、分类、泵浦方式等相关理论，并对不同种类的拉曼放大和不同的泵浦方式进行了比较。通过实验验证了加入分布式拉曼放大后能够提高BOTDR系统中信号的信噪比。最后，通过理论和实验分析，设计了一套基于布拉格光纤光栅滤波和拉曼放大的BOTDR分布式温度测量系统。通过实验对其可行性进行了验证，并完成了温度测量实验。【关键词】分布式光纤传感器；布里渊散射；电光强度调制器；布拉格光纤光栅；分布式拉曼放大；【篇名】基于相干检测的BOTDR系统信噪比性能的研究【目录】基于相干检测的BOTDR系统信噪比性能的研究摘要5-6Abstract6-

4、7第1章 绪论10-191.1 课题背景及意义101.2 基于背向散射光的分布式光纤传感技术及其特点10-121.3 基于布里渊散射 DOFS 系统的研究发展概况12-171.3.1 基于 BOTDR 的 DOFS12-141.3.2 基于 BOTDA 的 DOFS14-161.3.3 基于 BOFDA 的 DOFS16-171.3.4 国内研究发展概况171.4 论文结构及主要内容17-19第2章 基于布里渊散射的分布式光纤传感器理论基础19-372.1 光纤中的布里渊散射19-252.1.1 布里渊散射产生机理19-202.1.2 布里渊散射增益谱20-222.1.3 受激布里渊散射阈值2

5、2-252.2 布里渊频移的温度和应变特性分析25-282.3 布里渊光功率的温度和应变特性分析28-312.4 BOTDR 系统中的 SBS 效应31-322.5 布里渊信号的相干外差检测技术32-362.5.1 光外差检测原理32-332.5.2 光外差检测特性33-362.6 本章小结36-37第3章 基于布拉格光纤光栅的 BOTDR 传感系统参考光稳定性的研究37-533.1 FBG 的滤波原理373.2 铌酸锂电光强度调制器37-463.2.1 微波调制频率与 EOIM 各阶光波输出光功率的关系40-413.2.2 直流偏置电压与 EOIM 各阶光波输出光功率的关系41-423.2.

6、3 调制深度与 EOIM 各阶光波输出光功率的关系42-433.2.4 EOIM 产生具有 Brillouin 频移的参考光43-463.3 经 FBG 滤波后参考光稳定性的研究46-523.4 本章小结52-53第4章 自发布里渊散射光的分布式拉曼放大研究53-604.1 拉曼放大原理53-554.2 拉曼放大泵浦方式55-564.3 拉曼放大对光纤的要求56-574.4 自发布里渊散射光的分布式拉曼放大57-584.5 本章小结58-60第5章 基于拉曼放大 BOTDR 系统的实验及结果分析60-815.1 BOTDR 系统的整体设计60-625.2 BOTDR 系统中的子系统62-665.2.1 光发射子系统625.2.2 脉冲光路子系统62-635.2.3 光放大器子系统63-645.2.4 偏振控制子系统64-655.2.5 Brillouin 信号采集与处理子系统65-665.3 BOTDR 传感系统的性能参数66-695.3.1 空间分辨率665.3.2 信噪比66-685.3.3 温度和应变分辨率68-695.4 传感光纤的温度测量69-805.4.1 传感光纤 Brillouin 频移的测量69-715.4.2