矢量受激布里渊散射特性及其应用的理论与实验研究
发布时间：2022-01-26 14:53
受激布里渊散射是光纤中主要的非线性效应之一,基于受激布里渊散射能量转移和相位改变的矢量特性,其在光纤传感和微波光子信号处理领域得到广泛的应用。矢量受激布里渊散射相关特性对基于矢量受激布里渊散射的应用系统的设计与实现至关重要,但目前尚无对其全面研究的报道。为了充分、灵活地利用矢量受激布里渊散射特性,有必要对其进行全面的研究。为此,本文对矢量受激布里渊散射特性及其相关应用进行了全面、深入的理论与实验研究,主要内容及成果如下:1.理论分析和实验研究了基于受激布里渊散射的布里渊光时域分析系统性能优化的关键技术。对布里渊光时域分析系统的偏振特性进行理论分析,实验证明了扰偏器对系统偏振噪声的降低和布里渊频移测量准确度的提高;对布里渊光时域分析系统的功率特性进行理论和实验分析,得到系统的功率优化策略;对多波长布里渊光时域分析系统进行理论分析,实验证明了多波长光信号的引入对系统信噪比和布里渊频移测量准确度的提高;实验证明了自外差检测方案的引入和扰偏器位置的选择对系统信噪比的提高和性能的优化。2.理论分析和实验研究了矢量受激布里渊散射特性。建立了矢量受激布里渊散射数学模型,设计并搭建了基于外差泵浦-探测...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
布里渊散射谱洛伦兹曲线
器调制后产生多波长光信号，多波长光件与图 2-2 所示实验系统中的器件相同电光调制器微波源耦合器声光调制器脉冲源光掺铒光纤放大器示波器隔离器扰偏器图 2-11 多波长增益型 BOTDA 实验系统1 Experiment system of multi-wavelength gai图 2-9 可知，在相位调制器半波电压固号的幅度可以改变相位调制器输出多波论分析和实验验证，得到在设置信号源三个光强近似相等的光信号，光谱如图
(a) 双边带 (b) 单边带(a) Double sideband (b) Single sideband图 3-5 信号光谱Fig. 3-5 Signal spectrum包含探测光和本振光的 MZI 输出由耦合器 2 分为两路，一路进入测试光纤与相向传输的泵浦光发生SBS作用，由光电检测器1(Photoelectric Detector1, PD1)进行外差检测，提取频率为 200 MHz 的正弦拍频信号作为检测信号；另一路直接由 PD2 进行外差检测提取相同频率的正弦拍频信号作为参考信号。隔离器(Isolator, ISO)用来保证 MZI 不受泵浦光影响。示波器(Oscilloscope, OSC)通道 1采集进入光纤的检测信号，通道 2 采集未进入光纤的参考信号。当上支路泵浦光连接至环行器 3 的 1 端口时，OSC 通道 1 检测到的为发生 SBS 作用的检测信号；当上支路泵浦光未连接环行器 3 的 1 端口时，OSC 通道 1 检测到的为未发生 SBS作用的检测信号。不连接泵浦光，分别采用谱宽为 10.3 KHz、1.6 MHz、3 MHz的激光器进行测量，检测波形如 3-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电气设备状态监测与故障诊断的现状及发展趋势[J]. 胡欢,黄荣辉,吕启深,张林. 电子技术与软件工程. 2015(21)
[2]电光调制器自适应偏振控制系统设计与实现[J]. 李永倩,孟祥腾,安琪,吕安强,王跃,王宇. 红外与激光工程. 2015(06)
[3]电气设备状态监测与故障诊断技术的现状与展望[J]. 郭海娟. 才智. 2015(16)
[4]基于布里渊损耗的单端分布式光纤传感系统研究[J]. 王菊,刘银,张伟娟,李昆. 激光与红外. 2014(07)
[5]基于布里渊载波相移的宽带可调谐二倍频微波信号生成[J]. 郑狄,潘炜,闫连山,罗斌,邹喜华,刘新开,易安林. 物理学报. 2014(15)
[6]基于相位调制法的光纤受激布里渊散射抑制[J]. 谢淑平,许国良. 光学学报. 2013(02)
[7]基于随机分布式反馈光纤激光器的100km布里渊光时域分析系统[J]. 姜芸,贾新鸿,王子南,张伟利,饶云江. 光电子.激光. 2013(01)
[8]基于拉曼放大和半导体光放大的BOTDA[J]. 饶云江,苌亮,贾新鸿,张超. 电子科技大学学报. 2012(04)
[9]拉曼放大布里渊光时域分析系统非局域效应[J]. 贾新鸿,饶云江,王子南,张伟利,冉曾令,邓坤,杨自新. 强激光与粒子束. 2012(07)
[10]光脉冲编码对基于拉曼放大的布里渊光时域分析系统的影响[J]. 张超,饶云江,贾新鸿,邓坤,苌亮,冉曾令. 物理学报. 2011(10)
博士论文
[1]基于多波长光源的布里渊光纤传感系统研究[D]. 李存磊.南京大学 2012
硕士论文
[1]脉冲预泵浦瑞利BOTDA传感系统分析与设计[D]. 李婷.华北电力大学 2016
[2]BOTDA系统关键技术的理论和实验研究[D]. 孟祥腾.华北电力大学 2015
[3]瑞利BOTDA系统关键技术研究[D]. 王虎.华北电力大学 2013
[4]光学相位调制的原理和应用[D]. 朱军.北京邮电大学 2007
本文编号：3610682
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
布里渊散射谱洛伦兹曲线
器调制后产生多波长光信号，多波长光件与图 2-2 所示实验系统中的器件相同电光调制器微波源耦合器声光调制器脉冲源光掺铒光纤放大器示波器隔离器扰偏器图 2-11 多波长增益型 BOTDA 实验系统1 Experiment system of multi-wavelength gai图 2-9 可知，在相位调制器半波电压固号的幅度可以改变相位调制器输出多波论分析和实验验证，得到在设置信号源三个光强近似相等的光信号，光谱如图
(a) 双边带 (b) 单边带(a) Double sideband (b) Single sideband图 3-5 信号光谱Fig. 3-5 Signal spectrum包含探测光和本振光的 MZI 输出由耦合器 2 分为两路，一路进入测试光纤与相向传输的泵浦光发生SBS作用，由光电检测器1(Photoelectric Detector1, PD1)进行外差检测，提取频率为 200 MHz 的正弦拍频信号作为检测信号；另一路直接由 PD2 进行外差检测提取相同频率的正弦拍频信号作为参考信号。隔离器(Isolator, ISO)用来保证 MZI 不受泵浦光影响。示波器(Oscilloscope, OSC)通道 1采集进入光纤的检测信号，通道 2 采集未进入光纤的参考信号。当上支路泵浦光连接至环行器 3 的 1 端口时，OSC 通道 1 检测到的为发生 SBS 作用的检测信号；当上支路泵浦光未连接环行器 3 的 1 端口时，OSC 通道 1 检测到的为未发生 SBS作用的检测信号。不连接泵浦光，分别采用谱宽为 10.3 KHz、1.6 MHz、3 MHz的激光器进行测量，检测波形如 3-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电气设备状态监测与故障诊断的现状及发展趋势[J]. 胡欢,黄荣辉,吕启深,张林. 电子技术与软件工程. 2015(21)
[2]电光调制器自适应偏振控制系统设计与实现[J]. 李永倩,孟祥腾,安琪,吕安强,王跃,王宇. 红外与激光工程. 2015(06)
[3]电气设备状态监测与故障诊断技术的现状与展望[J]. 郭海娟. 才智. 2015(16)
[4]基于布里渊损耗的单端分布式光纤传感系统研究[J]. 王菊,刘银,张伟娟,李昆. 激光与红外. 2014(07)
[5]基于布里渊载波相移的宽带可调谐二倍频微波信号生成[J]. 郑狄,潘炜,闫连山,罗斌,邹喜华,刘新开,易安林. 物理学报. 2014(15)
[6]基于相位调制法的光纤受激布里渊散射抑制[J]. 谢淑平,许国良. 光学学报. 2013(02)
[7]基于随机分布式反馈光纤激光器的100km布里渊光时域分析系统[J]. 姜芸,贾新鸿,王子南,张伟利,饶云江. 光电子.激光. 2013(01)
[8]基于拉曼放大和半导体光放大的BOTDA[J]. 饶云江,苌亮,贾新鸿,张超. 电子科技大学学报. 2012(04)
[9]拉曼放大布里渊光时域分析系统非局域效应[J]. 贾新鸿,饶云江,王子南,张伟利,冉曾令,邓坤,杨自新. 强激光与粒子束. 2012(07)
[10]光脉冲编码对基于拉曼放大的布里渊光时域分析系统的影响[J]. 张超,饶云江,贾新鸿,邓坤,苌亮,冉曾令. 物理学报. 2011(10)
博士论文
[1]基于多波长光源的布里渊光纤传感系统研究[D]. 李存磊.南京大学 2012
硕士论文
[1]脉冲预泵浦瑞利BOTDA传感系统分析与设计[D]. 李婷.华北电力大学 2016
[2]BOTDA系统关键技术的理论和实验研究[D]. 孟祥腾.华北电力大学 2015
[3]瑞利BOTDA系统关键技术研究[D]. 王虎.华北电力大学 2013
[4]光学相位调制的原理和应用[D]. 朱军.北京邮电大学 2007
本文编号：3610682
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