提高布里渊光时域反射系统传感性能的方法.pdfVIP

第35卷 第1期 光 学 学 报 Vol.35,No.1 2015年1月 ACTAOPTICASINICA January,2015 提高布里渊光时域反射系统传感性能的方法 李永倩 李晓娟 安 琪 华北电力大学电子与通信工程系，河北保定 071003 摘要 根据谱整形的思想将脉冲预抽运的概念引入布里渊光时域反射系统，提出了一种提高传感性能的方法。该方 法利用由预抽运脉冲和传感脉冲组成的阶梯脉冲作调制信号，通过预抽运脉冲和传感脉冲的受激布里渊作用实现布 里渊谱的整形和传感信号的放大，可有效地解决系统空间分辨率和测量精度的矛盾，并可提高系统信噪比，增加传感 距离。通过受激布里渊稳态方程的瞬态分析对阶梯脉冲调制布里渊光时域反射系统中的受激布里渊散射模型进行 了求解，对阶梯脉冲进行了最佳化设计，比较了矩形脉冲、洛伦兹形脉冲和阶梯脉冲调制时的系统性能。结果表明， 当预抽运脉冲和传感脉冲参数为50ns、0.2W和2ns、1W时，采用阶梯脉冲时的布里渊谱宽约为44MHz，10km光纤 末端信噪比较采用矩形脉冲时提高了7.97dB。最后，通过实验验证了所提方法的可行性。 关键词 光纤光学；光纤传感；阶梯脉冲调制；声波预抽运；布里渊光时域反射；谱整形 中图分类号 TP212.1 文献标识码 A doi :10.3788/AOS201535.0106003 NewMethodtoImprovethePerformanceofBrillouinOpticalTime DomainReflectometerSystem LiYongqian LiXiaojuan AnQi DepartmentofElectronicandCommunicationEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity, Baoding,Hebei 071003,China Abstract AnewmethodtoimprovetheperformanceofBrillouinopticaltimedomainreflectometer(BOTDR) system isproposed,byintroducingthereportedpulsedpre-pumptechniqueintothewellknownstructure basedontheconsiderationofBrillouinspectrumreshaping.Inthismethod,theopticalpulselaunchedintothe fiberisprovidedbyelectro-opticalmodulationwithasteppulsecomposedofapre-pumppulseandasensing pulse.ThereshapingofBrillouinspectrumandtheamplificationofsensingsignalareachievedthroughthe stimulated Brillouin scattering (SBS) interaction between pre-pump pulse and sensing pulse, and the contradictionbetweenspatialresolutionandmeasurementaccuracycanbesolved,effectively.Meanwhile,the signaltonoiseratioandthesensingdistancecanbeenhanced