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减小脉冲光功率的简析

减小脉冲光功率损耗的主要应用为DSB-BOTDA传感系统,系统通过微波调制电光调制器后产生两个边带信号,然后在传感光纤中激发布里渊增益和布里渊损耗两种作用,两个边带信号和脉冲泵浦光分别发生能量转移,通过控制两个边带信号的强度,使得脉冲泵浦光信号损失的能量和增加的能量相同,这样有效地减小了ca88手机版泵浦光的耗尽,从而减小了非本地效应给传感系统带来的误差。一种非平衡DSB-BOTDA系统原理方案如图1所示。

图1:非平衡双边带BOTDA系统框图

非平衡双边带BOTDA系统框图

半导体激光器产生1550nm光信号,通过50:50耦合器分为两路进入系统,上支路通过电光调制器和FBG光栅滤除分别产生两个边带信号然后通过耦合器近入传感光纤;下支路经EOM和EDFA放大后经PS扰偏器后产生脉冲信号进入传感光纤。光纤中信号同时发生受激布里渊增益和损耗后,携带光纤信息的光信号经环形器和FBG2滤波后进行信号采集和处理。非平衡双边带BOTDA系统在50km光纤上获得的空间分辨率为5m。但是非平衡双边带BOTDA方案也存在缺点,双边带作用使系统产生偏振噪声,影响系统信噪比。


传统的BOTDA系统需要从光纤的两端入射脉冲光和探测光,脉冲光激发声波场然后和探测光发生SBS作用。而瑞利BOTDA系统最早提出时,是利用光纤中存在的漏光产生的背向瑞利散射光作为探测光,然后和正向传输的脉冲光发生SBS作用,脉冲光和信号光只需从系统的一端入射,ca88手机版厂通过光纤的一端入射光信号即可完成对外界温度应变等信息量的检测,实现单端测量,但是其漏光产生的瑞利散射信号光强比BOTDA系统的信号光弱,系统信噪比较高。


在基于脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统中,将脉冲预泵浦BOTDA和瑞利BOTDA技术相结合,利用阶梯脉冲中的预泵浦脉冲1阶光强激发的瑞利散射光作探测光与传感脉冲发生受激布里渊作用,利用预泵浦脉冲(微波调制预泵浦脉冲的0阶基带)先产生强度足够大的声波场,当传感脉冲宽度接近声子生命周期时,由于预泵浦脉冲宽度远大于传感脉冲宽度,其与探测光发生SBS作用产生的FWHM谱宽远小于传感脉冲与探测光发生SBS作用产生的FWHM谱宽,二者共同激发产生的布里渊散射谱为二脉冲产生的布里渊散射谱的叠加。


预泵浦脉冲与传感脉冲对探测光的作用距离仅限于一定的范围,从而有利于减小脉冲光的损耗,减小系统中的非本地效应增加传感距离和减少测量时间。


接下来构建了一种合成阶梯脉冲新方法,并通过稳态方程的瞬态分析方法和时域微扰法分别解析脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统下的瞬态受激布里渊作用,根据解析得到的理论模型,仿真分析了传感脉冲和预泵浦脉冲的宽度和功率的最佳组合。


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点击次数:  更新时间:2018-01-09 09:11:36  【打印此页】  【关闭