多模光纤布里渊散射效应研究进展

面对人们日益增长的光纤传感需求,多模光纤的容量优势为解决单模光纤的容量壁垒、实现高精度的多参量光纤传感测量提供了新思路。理论分析了多模光纤的模式特性,综述了多模光纤模式耦合及偏振的研究进展,重点介绍了多模光纤中布里渊散射的阈值、增益谱和布里渊频移的国内外发展动态,分析了未来光纤传感的发展方向。     

多模光纤不同传输模式的布里渊散射特性

针对多模光纤的分布式传感系统受多模光纤布里渊散射特性的影响,利用有限元仿真得到多模光纤6种典型传输模式的电场分布,并从布里渊频移、线宽、峰值增益和布里渊散射谱4个方面仿真研究了单一模式和模式叠加情况下多模光纤的布里渊散射特性。仿真结果表明:多模光纤不同传输模式的线宽和增益峰值都随着模式阶数的增加略有减少,布里渊频移随模式阶数减小而明显增加;在不受应变和温度影响的情况下,多模式叠加后布里渊散射谱相较单一模式线宽发生展宽,增益峰值大幅减小。     

单模光纤中受激布里渊散射对纳秒激光脉冲的光限幅特性

采用 2m长 ,10 0 μm纤径单模光纤 ,研究了受激布里渊散射对纳秒激光脉冲的光限幅特性。从耦合波方程出发 ,利用计算机模拟了光纤中瞬态受激布里渊散射过程的光传输特性。理论模拟的能量及光强度的变化规律表明光纤系统对纳秒激光具有很好的光限幅特性。根据理论分析给出所讨论范围内的实验结果 ,实验结果证明此光学系统对纳秒激光脉冲具有光限幅特性及脉宽压缩特性 ,对于输入能量在 10 0～ 4 0 0 μJ变化的纳秒激光脉冲 ,给出输出能量稳定在 6 5～ 85 μJ范围内 ,与理论分析的结论符合得很好     

基于布里渊散射的外差检测式光纤传感系统性能分析

在对基于布里渊散射的分布式传感原理分析的基础上,给出了一种外差检测式BOTDR传感实验系统,对其性能进行了详细地分析.并在理论推导的基础上,与实验结果进行了对比,实验结果验证了理论分析的正确性.     

大气的布里渊散射特性研究

建立了大气布里渊散射光频移的数学模型,分析计算了温度、水汽压、大气压力等大气参量对布里渊散射特性的影响。结果表明,布里渊散射光频移受大气压、水汽压的影响很小,而受大气温度的影响很大。这些结果对大气中隐形目标的探测技术具有重要的参考意义。     

基于布里渊散射的煤矿巷道应力监测

光纤布里渊散射光时域反射测量技术（简称BOTDR）是国际上近几年才发展起来的一项尖端技术，应用非常广泛。着重介绍了BOTDR分布式光纤传感技术在煤矿巷道应力监测方面的应用。详细分析了其传感原理和系统应用。该项技术为煤矿巷道应力监测提供了一种全新而可靠的监测方法，可以使我国的煤矿安全生产迈上一个新的台阶，具有非常广阔的应用前景。     

布里渊散射谱图像的边缘特征提取方法

为有效提取布里渊分布式光纤传感系统的布里渊频移,减少数据处理时间,提出一种基于二阶Laplacian边缘检测算子的布里渊散射光谱图像边缘特征提取方法.将布里渊频移视为散射谱图像边缘,利用二阶Laplacian边缘检测算子对布里渊散射光谱图像进行锐化处理;通过非极大值抑制和自适应阈值去除无效边缘获得二值图像,并搭建布里渊...     

脉冲光布里渊散射信号的拉曼放大研究

实验研究了前向拉曼泵浦方式下脉冲信号光产生的自发布里渊散射信号和受激布里渊散射(SBS)信号的拉曼放大规律。拉曼泵浦放大自发布里渊散射信号时,随泵浦功率增大会出现SBS现象,对散射信号的放大由拉曼放大和布里渊放大两部分引起,因此增益较大,当拉曼泵浦功率为1 000 mW时Stokes光增益可达54 dB。拉曼泵浦放大SBS信号时,放大过程中只存在拉曼放大。且当泵浦功率增大至600 mW时,会引起多级布里渊散射,致使一级Stokes和泵浦能量会转移到下一级布里渊散射,一级Stokes光增益饱和并下降。     

油气管道分布式光纤布里渊散射应变的仿真研究

通过有限元分析软件对硬质聚氯乙烯材料支吊架结构管道建立模型,采用中央竖直向下施加静态持续载荷方式进行力学仿真。将传感光纤沿轴向直线排布在模拟管道顶部、底部和侧部,通过粘贴传感器将管道外表面应变传递至传感光纤,并采用布里渊光时域分析仪对不同载荷下管道的应变变化进行监测。结果表明：管道轴向方向到管道底部为拉伸正应变,顶部为压缩负应变,侧部中线的应变基本不变;管道中段的应变最大,向管道两端的应变逐渐减小,距离管道端部0.6 m处的应变趋于0。此外,油气管道中段底部的应变灵敏度为顶部的3.3倍,为支撑端的5.5倍。     

单模光纤中受激布里渊散射的抑制

单模光纤长度上人为产生的周期性残余应变，可以抑制受激布里渊散射。本文介绍了利用ＩＩＰＲＳ使布里渊阈值提高了３ｄＢ的石英纤芯，掺氟包层光纤。     

基于脉冲光的布里渊散射阈值分析

针对连续分布式布里渊光纤传感器的传感特性与阈值问题,根据光纤中泵浦光与斯托克斯光之间耦合波方程,推导出布里渊散射阈值的关系式,通过计算分析该关系式与入射光的脉冲宽度、光纤半径和温度的关系,提出了基于脉冲光布里渊散射的阈值理论估算模型。在实验中,利用布里渊光时域反射仪系统,得出了脉冲光布里渊阈值特性,并与理论模型的结果进行对比分析,实验证明了该脉冲光阈值模型的结果与实验得到的布里渊阈值能够较好的吻合。     

多模光纤布里渊散射角及频移的分析与计算

为了确定多模光纤布里渊频移的取值范围,进而评价多模光纤布里渊分布式传感系统的性能,从多模光纤的结构出发,根据射线光学理论分析了多模光纤中的布里渊散射过程,提出了确定布里渊散射角取值范围的方法,得到了阶跃型和渐变型多模光纤布里渊散射角的取值范围为两倍的全反射临界角到π,进而得到布里渊频移的变化范围为10.978~11.083 GHz,该结论为多模光纤布里渊分布式传感系统的设计和优化提供了理论依据。     

布里渊散射的分布式光纤温度传感器的研究进展

提要：基于布里渊散射的分布式光纤温度传感技术凭借着其独特的优点,在国内外引起了广泛的关注,成为了一大热点研究,本文综述了基于布里渊散射的分布式光纤温度传感技术的研究现状。在简单介绍了布里渊测温原理的基础上,针对目前布里渊散射的光纤温度传感器存在的在测量范围以及空间分辨率上的缺陷、不足,重点介绍了布里渊散射的分布式光纤温...     

单模光纤中受激布里渊散射阈值研究

分析和讨论了受激布里渊散射(SBS)阈值计算的Smith模型和Küng模型,研究了更为准确估算光纤中布里渊散射阈值的方法,通过布里渊增益系数与光纤长度的关系,发现对于较短长度光纤,其布里渊增益系数随着光纤长度变化范围较大,仅在长距离光纤时,布里渊增益系数才可以近似为常数。实验测量了25 km单模光纤的受激布里渊散射阈值,推导出用布里渊时域反射仪(BOTDR)测量受激布里渊散射阈值计算公式,最后用布里渊时域反射仪测量了不同长度光纤受激布里渊散射阈值,实验结果与理论分析吻合。     

布里渊散射在光纤拉伸应变分布测量中的应用

论述了布里渊散射测量光纤拉伸应变的原理,对近年来布里渊光时域反射计法（ＢＯＴＤＲ）和布里渊光时域分析技术（ＢＯＴＤＡ）的研究概况进行了评述,并提出了这些技术尚存的问题和可能的解决办法。     

基于布里渊散射的分布式光纤技术的研究

介绍了基于布里渊散射的分布式光纤技术的工作原理和研究进展.从改变光纤特性、联合喇曼散射和布里渊散射、检测方法技术以及编码技术等方面简述了基于布里渊散射的分布式光纤技术在提高温度分辨率、空间分辨率和测温精度等方面的改进方法,并探讨了现有技术的局限性,提出发展趋势设想.     

布里渊散射分布式光纤传感器

介绍了基于布里渊分布式光纤传感器的进展和发展趋势,以及应用后向布里渊散射测量光纤温度／应变的基本原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的BOTDR（布里渊光时域反射）、BOTDA（布里渊光时域分析）及BOFDA（布里渊光频域分析）分布式光纤传感器的原理及各种实施方案,并指出还存在的问题。     

基于光纤光栅的微波扫描单边带调制法测量光纤布里渊散射特性

利用光纤布拉格光栅(FBG)和马赫-曾德尔电光调制器实现了单边带光调制输出。基于微波扫描的单边带调制技术提出了一种测量光纤受激布里渊散射(SBS)特性的方法,可有效地将布里渊频移与布里渊增益谱的测量统一起来。对一段50m长的光子晶体光纤(PCF)的SBS特性进行了测量,得到了PCF的SBS谱的布里渊频移为9.7443GHz,布里渊增益谱线宽为22.472MHz,布里渊增益系数为7.874×10-12 m/W。