基于多模声波导光纤的布里渊光时域反射技术研究
[Abstract]:Brillouin optical time domain reflectance (Brillouin optical time-domain reflectometry, BOTDR) technology is a distributed optical fiber sensing technology. Its working principle is that the frequency shift and power of Brillouin scattering light are dependent on strain and temperature. The strain and temperature along the fiber are measured by measuring the frequency shift and the power of the self-released Brillouin scattering light generated by the pulse light propagating in the fiber. Multimode acoustic waveguide fiber is a fiber with complex refractive index distribution and multiple acoustic excitation modes. These characteristics determine that single mode pumping light propagating forward in multimode acoustic waveguide fiber can excite multiple modes of Brillouin scattering light. Brillouin gain spectrum (Brliiouin Gai n Spectrum, BGS) shows multi-peak morphology. The interaction of multi-peak Brillouin scattering light representing different acoustic modes produces optical beat during backward propagation, which results in the formation of Brillouin beat spectrum (Brillouin Beat Spectrum, BBS). With a peak frequency of 100 megahertz. In the Brillouin optical time domain reflectance technique based on BBS detection, a theoretical calculation method for strain and temperature coefficients of arbitrary multimode acoustic waveguide fiber is presented in this paper. This method can be used to screen high-sensitivity optical fibers in the optical fiber sensing system based on BBS and to guide the design of multi-mode acoustic waveguide fibers with high strain and high temperature sensitivity. Another work of this paper is to design a BOTDR system based on Raman amplification by combining Raman amplification with homodyne BOTDR. A novel optical time domain reflectance technique based on Raman amplification is proposed. The sensing distance or measurement precision can be improved by fast single end measurement of strain and temperature. In this method, the peak power of Brillouin spectrum is increased by Raman amplification, and the peak power of Brillouin beat frequency is raised. The signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio, SNR) and sensing distance of the sensing system can be improved effectively. The simulation results show that the proposed method can increase the optical fiber sensing distance by 11 times without reducing the measurement accuracy and measuring speed.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN253
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,本文编号:2394253
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