基于前向受激布里渊散射的分布式光纤直径测量研究

发布时间：2024-02-16 02:34

　　近些年来,光纤生产应用领域的逐步扩大和光通信技术的稳定发展对光纤结构测量的准确性和分布式能力提出了更高的要求。光力时域分析计(Optomechanical Time Domain Analysis,OM-TDA)作为一种利用基于前向受激布里渊散射(Forward Stimulated Brillouin Scattering,FSBS)的传感系统,由于其能够实现分布式声阻抗传感而被广泛关注。此外,它涉及的横向声波场的物理特性给予了它分布式测量光纤直径的潜力。因此,本文提出了利用OM-TDA系统实现分布式高精度光纤直径测量的方案,研究内容如下:理论研究的过程首先是基于FSBS的基本原理,从FSBS效应的相位匹配条件及共振情况入手,研究分析横向声波场频谱的频率及强度分布,在此基础上进一步研究FSBS测量光纤直径的基本原理,考察不同声波模式介导的FSBS共振频率、共振强度随光纤直径的变化规律。其次,基于FSBS的特性,研究并验证三种不同的基于FSBS分布式传感方案的优缺点,旨在证实OM-TDA系统在信噪比和测量空间分辨率方面的优势。针对OM-TDA系统,具体分析并仿真其分布式测量光纤直径的能...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1科尔效应影响下的前向布里渊频谱

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文32222212()graddivttUUCUCCUftt(1-1)文章通过解上述方程理论推导了两种横向声波场的模场表达。脉冲在光纤中传播时会通过电致伸缩效应激发出横向声波场，而横向声波场则会对光波产生相位调制。2011年，WangJ研究了高非线性光....

图1-4去极化GAWBS线宽与中心频率随声阻抗变化测量解果[27]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4(a)(b)图1-2声子寿命测量结果。(a)R05模时域信号；(b)解调的三种外界物质对应的声子寿命[25]图1-3不同模式不同液体盐度实验测量结果[25]2017年，ChowDM提出利用FSBS谱线宽测量声阻抗，实验中采用双频脉冲激发某一特定声波....

图1-6前向布里渊散射产生的相位调制[29]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文6图1-6前向布里渊散射产生的相位调制[29](a)(b)(c)图1-7分布式FSBS信号解调实验结果。(a)BOTDA测量得到的三个边带强度随传播距离变化；(b)累积的相位变化；(c)微分过后各位置的相位调制结果[29]具体实验结果如图1-7所示，....

图1-9(a)外界为空气、酒精、水、普通涂覆层

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文7布式传感，结果如图1-18所示，测量距离为2.5km。其空间分辨率受移动窗长的影响明显，故系统信噪比越高其可达到的空间分辨率越高，当只考虑空气时，其空间分辨率达到50m。图1-8基于能量转移的FSBS分布式传感方案原理示意图[30](a)(b)图1....

本文编号：3900670