基于anti-Stokes Raman散射温度效应的温度解调理论研究

激光脉冲进入光纤中,与光纤分子相互作用,产生Raman散射和Raylei曲散射。由于Raman散射具有温度效应,其散射光强度受温度调制,可作为温度信息的载体,用于温度解调及测温系统设计。本文提出了可行的温度解调方法及理论推导,并推导出单通道和双通道条件下的测温关系,设计出两种条件下的传感器系统。     

基于anti-Stokes Raman散射温度效应的温度解调理论研究

激光脉冲进入光纤中，与光纤分子相互作用，产生Raman散射和Raylei曲散射。由于Raman散射具有温度效应，其散射光强度受温度调制，可作为温度信息的载体，用于温度解调及测温系统设计。本文提出了可行的温度解调方法及理论推导，并推导出单通道和双通道条件下的测温关系，设计出两种条件下的传感器系统。     

分布式光纤测温系统原理及传感过程

分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟,且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射（OTDR）原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。     

基于分布式光纤传感的合成气管道温度在线监测研究北大核心CSCD

针对现有煤气化工艺中合成气管道温度监测问题,研究基于拉曼散射的分布式光纤测温系统,研制了带不锈钢套管的耐高温传感光纤,模拟合成气管道周围温度分布,在合成气管道现场铺设434.6 m的分布式耐高温光纤进行实验研究。实验结果表明:基于拉曼散射的分布式光纤测温系统测温范围为0~350℃,测温误差为±2℃,空间分辨率0.5 m,系统能够完成对煤气化合成气管道温度的在线监测,同时可以对温度异常点进行空间定位。     

分布式光纤拉曼光子温度传感器的研究进展

研究和讨论了分布式光纤传感器系统的测温方法和原理,介绍了国内外的研究概况、存在的问题和当前的研究趋势,探索了新一代光纤非线性效应的光纤传感机理。提出了光纤非线性散射效应的融合原理,研究和设计了一系列基于光纤拉曼与布里渊散射的分布式光纤传感器,采用光纤色散与损耗光谱的自校正方法提高了系统的可靠性、空间分辨率和测温精度;采用脉冲编码调制光源,提高了系统的信噪比和测温精度。     

基于光纤布里渊散射的分布式海洋水温获取技术

海水温度的分布情况具有极其重要的实际价值.分析了几种光纤散射测温技术,研究了基于布里渊散射技术的分布式光纤测温技术,从理论上分析了布里渊散射光的频移和强度与海水温度和应力的关系,设计了基于此技术的分布式海洋水温获取系统.     

人体测温的分布式光纤温度传感器的设计

比较基于瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射的三种温度传感器的特点,分析了基于拉曼散射温度传感系统的三种温度解调方式,选择了利于研究体表温度场变化特点,利用拉曼散射比值来解调温度信息的系统结构,设计了基于分布式光纤传感器的人体测温系统。     

基于后向喇曼散射测温系统APD最佳雪崩增益分析

本文对基于后向Raman散射分布式光纤测温系统中APD的最佳雪崩增益Mopt进行了分析。文中系统讨论了APD雪崩增益和入射光功率、APD的工作温度和APD的偏置电压等的关系。提出了一套温度控制加偏压调节保持最佳雪崩增益的方法,并给出了偏压调节方程式。最后,针对系统提出了系统APD最佳雪崩增益的概念,给出了具体计算方法。实验结果证明分析是合理、正确的。     

光纤拉曼散射效应在传感和通信技术中的应用

首先介绍光纤的拉曼(Raman)散射的原理,然后分析了泵浦光对Raman散射的影响,从分析中可以看出Raman散射的特性,从而为光纤作为传感器和放大器提供理论基础。最后介绍作者研制的分布式光纤温度传感器和通信领域的光纤拉曼放大器。     

面向分布式光纤拉曼测温的新型温度解调方法

为提高分布式光纤拉曼测温系统的测量速度和测量准确度,提出了一种自补偿光纤损耗及光纤色散的温度解调方法,并进行了实验验证。该方法对斯托克斯与反斯托克斯后向散射信号进行了损耗修正,避免了测温前对整条传感光纤进行定标处理的过程,减小了系统的运行时间;采用色散补偿平移算法对斯托克斯后向散射信号的位置进行修正,获得了与反斯托克斯后向散射信号相同位置处的斯托克斯后向散射信号的强度,降低了光纤色散对温度解调的影响,提高了系统的测温准确度。实验结果表明,当光纤传感距离为5.8km时,温度波动由9.01℃下降到0.57℃,测温准确度由5.50℃优化至0.87℃。     

Design of distributed Raman temperature sensing system based on single-mode optical fiber

The distributed optical fiber temperature sensor system based on Raman scattering has developed rapidly since it was invented in 1970s. The optical wavelengths used in most of the distributed temperature optical fiber sensor system based on the Raman scattering are around from 840 to 1330 nm, and the system operates with multimode optical fibers. However, this wavelength range is not suitable for long-distance transmission due to the high attenuation and dispersion of the transmission optical fiber. A novel distributed optical fiber Raman temperature sensor system based on standard single-mode optical fiber is proposed. The system employs the wavelength of 1550 nm as the probe light and the standard communication optical fiber as the sensing medium to increase the sensing distance. This system mainly includes three modules: the probe light transmitting module, the light magnifying and transmission module, and the signal acquisition module.     

分布式光纤温度传感中喇曼散射的理论研究

光纤中喇曼散射理论的研究是分布式光纤温度传感重要的理论基础。文中首先介绍了喇曼散射，然后对传感光纤中的喇曼散射进行了全面的理论分析，这些分析为分布式光纤温度传感器的设计提供了有益参考。     

基于碲基光纤SRS效应的全光波长转换研究

通过对碲基光纤拉曼增益谱曲线进行线性拟合,利用光纤中N信道前向瞬态受激拉曼散射效应(SRS:Stimulated Raman Scattering)的非色散限制的分析理论对碲基光纤拉曼波长转换进行了数值模拟,并对影响拉曼波长转换的因素进行了分析,同时与普通硅基光纤拉曼波长转换进行了比较。结果表明:在采用同样功率泵浦信号光的情况下,较普通硅光纤波长转换而言,利用碲基光纤进行拉曼波长转换采用的光纤长度较短,且得到的峰值转换效率高。     

The long range distributed fiber raman photon temperature sensor

A 31 km long range distributed optical fiber Raman photon temperature sensor (DOFRPTS) system have been developed based on temperature effect of the amplified spontaneous Raman scattering in fiber, and using fiber laser as a pumped source. The results show that temperature measuring uncertainty is ±2 ℃, temperature resolution is 0.1 ℃, measurement time is 432 s, spatial resolution is less than 4 m.     

具有多个点损耗的DFRA开关增益定量分析模型

基于忽略泵浦光损耗的正向拉曼光纤放大器耦合方程,推出光纤中存在多个熔接(点)损耗情况下正向(及反向)泵浦光的分布式拉曼光纤放大器(DFRA)增益的定量分析模型,进而推出由不定长光纤小段、且各小段增益系数不同、各小段之问存在熔接(点)损耗DFRA增益的定量分析模型。并针对DWDM系统的增益模型,在考虑了熔接点对信号光之间产生的泵浦作用的损耗,将上述模型进行了修订。上述两种情况下的模型,较之以往的定性的分析文献[3][4]给出定量分析公式和明确的物理解释,并指出熔接损耗点越靠近泵浦光的输入端,对DFRA拉曼开关增益的影响越大(使其越小)。为了考查模型的正确性及适用性,由具有泵浦光之间、信号光之间、泵浦光及信号光之间反相DFRA耦合方程的仿真程序进行了验证,误差不超过0.02dB。最后得出对实际DFRA设计十分有益的结论:当每3公里一个熔接点损耗系数小于0.092dB 时(实际系统中最坏情况下损耗有0.1dB),跨距小于120公里的拉曼光纤放大器的开关增益较无熔接点损耗时下降小于10%。这说明在已铺设的光纤传输系统中使用拉曼放大器是可行的,本文中具有点损耗的DFRA开关增益公式可作为实际DFRA系统设计参考标准。     

一种可调谐的宽带喇曼波长转换器

为了提高宽带波长转换技术的响应速度，采用高非线性光子晶体光纤，设计了一种受激喇曼散射的可调谐全光宽带波长转换器。基于光纤中喇曼效应，对光子晶体光纤喇曼增益谱采取高斯曲线进行拟合，建立了喇曼波长转换器的理论模型，并进行了仿真分析，讨论了光纤长度对转换效率的影响。结果表明，在符合通信系统的条件下，实现了100nm转换带宽，波段为1487nm~1587nm，Q因子随探测光波长变化与喇曼增益谱走势相同，其波长转换质量最优处在喇曼增益系数最大处。该研究对未来光网络的波长转换器波长分配以及光纤长度的配置研究具有参考意义。     

分布光纤喇曼光子传感器系统

分布光纤喇曼光子传感器（ Ｄ Ｏ Ｆ Ｒ Ｐ Ｓ） 系统是一种实时测量空间温度场、应力场和压力场的光纤网络系统。依据喇曼散射的温度效应,自发喇曼散射光子是温度信号的载体,瑞利散射光子是应力和压力信号的载体, Ｄ Ｏ Ｆ Ｒ Ｐ Ｓ 系统是一种特殊的光纤通信机,同时也是一种光纤雷达。文章讨论了系统的结构、解调方法、 Ｌ Ｄ 波长选择、系统的信噪比     

光纤通信中的散射效应

讨论了光纤通信系统在线性和非线性条件下可能存在的各种散射效应,认为光纤的本征散射衰减不仅包括瑞利散射衰减,还包括布里渊散射和喇曼散射衰减。指出不同种类的散射效应在光纤通信中的应用。     

在瑞利散射影响下分布拉曼光纤放大器噪声特性的解析解和参数优化

光纤中的瑞利散射会对分布拉曼光纤放大器的噪声特性产生不利影响。通过忽略高次瑞利后向反射的影响,给出实际情况下(信号损耗不等于抽运损耗,考虑瑞利散射影响)分布拉曼光纤放大器噪声特性的解析解。利用此解析解,对分布拉曼光纤放大器的噪声特性进行了深入讨论并提出了选择抽运功率的一般原则