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浦脉冲传感能量转移的设计

通过控制脉冲的幅值和脉宽产生两个含有边带的脉冲信号;耦合器1的另一路通过EOM3产生阶梯脉冲光的传感脉冲,通过耦合器2与上一路形成阶梯脉冲光。阶梯脉冲信号经EDFA放大后,通过环形器1的光栅1滤除噪声,进入传感光纤。预泵浦脉冲产生瑞利散射光经传感脉冲放大后经环形器2滤除上边带后进入光电检测器,然后通过示波器记录观测波形。通过改变EOM1射频端的射频信号的频率进行扫频,然后对不同频差的瑞利散射信号进行拟合,对拟合出来的布里渊散射谱进行分析,可以得出光纤各个位置的布里渊频移,进而分析出环境的温度和应变信息。


此系统用到了光纤耦合器来合成脉冲信号。接下来对耦合器进行一下分析。耦合器如图1所示,输入的信号光经输入臂进入耦合区,在耦合区由于传输介质周围的折射率不同,信号光发生折射和反射,进而一路光信号进入直通臂,另外一路信号进入耦合臂,从而在耦合区将一路光信号分为两路光信号。


经光电检测器和数据采集后得到下边带的瑞利散射光的功率。通过扫频操作,得到不同频差下的瑞利散射光能量谱曲线,然后通过拟合可以得到布里渊增益(或损耗)谱。


OTDR系统的性能指标主要有:动态范围、空间分辨率和盲区等。动态范围指后向散射起始电平对应的功率与噪声峰值间的功率损耗比,主要影响系统测量距离;空间分辨率和动态范围成反比,动态范围越大空间分变率越低;盲区则受脉宽影响,与动态范围成正比。因此设计一个系统要在满足高的动态范围下拥有较高的空间分辨率是比较困难的,而本文所提脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统在减小非本地效应,增加传感距离的基础上可以有效提高系统动态范围,由于动态范围和空间分辨率成反比,ca88手机版厂为了使预泵浦激发的瑞利信号功率足够强,且经过SBS作用后产生的频谱有高的频谱分辨率,因此需要对EOM合成的脉冲预泵浦的宽度和功率进行最佳化分析。


本系统中传感脉冲设计为6ns的宽度,实现的空间分辨率为0.6m,预泵浦产生的瑞利散射光和传感脉冲发生受激布里渊作用需要解析瞬态下的布里渊方程,而预泵浦脉冲1阶分量产生的瑞利散射光和0阶基带发生稳态受激布里渊作用,接下来通过时域微扰法和稳态方程的瞬态分析方法解析脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统中发生的受激布里渊作用,并构建模型,对预泵浦脉冲宽度和功率进行最佳化设计。


系统中设定阶梯脉冲的传感脉冲宽度小于接近声子生命周期,光纤中光子振幅波动较大,因此需要解析瞬态下的SBS方程。接下来通过微扰法解析瞬态下的ca88会员登录泵浦和传感脉冲之间受激布里渊作用方程。

图1:光纤长度、频移的关系

光纤长度、频移的关系

增益与光纤长度和频移、增益的关系,光纤的长度增加增益随之减小,在脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的中心频率处中布里渊增益最大。


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点击次数:  更新时间:2018-01-09 09:13:43  【打印此页】  【关闭