基于布里渊散射的分布式光纤传感技术研究

发布时间：2021-11-20 00:28

　　本文针对布里渊散射分布式光纤传感系统中的受激布里渊散射过程进行了理论研究和数值模拟,并对布里渊散射分布式光纤温度传感系统进行了实验研究。在理论研究和数值模拟方面,根据布里渊散射分布式传感系统建立了其受激布里渊散射过程的物理模型,给出了与之对应的简化光纤耦合波方程组,采用时域有限差分方法给出耦合波方程的离散化表达式;同时详细推导了布里渊频移与温度/应变的非线性关系,并给出具体理论表达式;根据受激布里渊散射耦合波方程的离散化公式和相应的边界条件及初始条件,编写了布里渊散射过程中各光场的数值解的Matlab程序,计算求解出布里渊散射分布式传感系统中光纤中各光波场随时间和空间的变化,并研究改变入射泵浦光波能量对布里渊散射光波波形的影响。考虑温度对布里渊频移的影响,利用近似条件下的稳态耦合波方程,编写相应的布里渊散射增益随温度变化的Matlab程序,计算了布里渊分布式光纤传感系统中的泵浦光强和信号光光强随其在传感光纤中的传输距离的变化,并数值仿真模拟了传感光纤处于不同温度时的布里渊增益谱的空间分布情况。数值计算和模拟结果表明,泵浦光光强沿光纤随着传输距离的增加而逐渐减弱,Stokes散射光光强沿... 

【文章来源】：北京石油化工学院北京市

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

散射光谱示意图

渊增益谱的能量归一化处理，如图 1-4 所示可以表述为： 2B2 2B BΔυ / 2υυ υ Δυ / 2BBgg Bυ 为光纤材料布里渊增益谱的半高线宽，其般情况下的普通单模石英光纤而言，增益Bg 为SBS 增益峰值，当Bυ=υ 时，布里渊 2 7 21222B Bp a Bn Pg gc V 光在真空中的传播速度，P12为光纤介质纵光波长为 1550nm 时，若把光纤材料的典到115 10 /Bg m w 。一般情况下，光纤的一范围最为常见。

对图 1-4 可以看出，当光纤中入射泵浦光布里渊增益效果非常明显；当 近似等于或大于 常小；当入射的泵浦光线宽P B υ υ时，光纤中的布9]： BB B BB Pg g 渊光时域反射分布式传感技术原理分布式传感，需要对光纤传感介质发生信息变化的位定位原理主要是基于光时域反射。光时域反射技术的：将窄线宽高能量的脉冲光注入传感光纤，入射的脉的产生布里渊散射光，背向的布里渊光通过入射端的里渊散射光信号关于时间的函数。其基本的工作原理

【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的解析模型与仿真[J]. 李永倩,李婷,安琪,李晓娟,李攀.  红外与激光工程. 2016(08)
[2]PPP-BOTDA分布式光纤技术在白水河滑坡监测中的应用[J]. 易贤龙,唐辉明,吴益平,葛云峰,范小光,张申.  岩石力学与工程学报. 2016(S1)
[3]光子晶体光纤中基于受激布里渊散射实现快光的数值模拟研究[J]. 侯尚林,荆志强,刘延君,雷景丽,王道斌,李晓晓.  发光学报. 2016(03)
[4]低温长距离分布式布里渊光纤传感系统研究[J]. 张娟,李金平,董永康.  中国公路学报. 2015(12)
[5]光纤受激布里渊散射的散射特性数值研究[J]. 张聪,余文峰,李正林,陆嬴.  光学学报. 2015(03)
[6]PPP-BOTDA分布式光纤传感技术在水工结构物健康监测中的可行性探讨[J]. 杨孟,苏怀智,郭芝韵,伏晓.  中国科技论文. 2014(05)
[7]利用打靶法模拟稳态受激布里渊散射[J]. 杨效,龚华平,胡明磊,宋海峰,董新永.  中国计量学院学报. 2013(03)
[8]光子晶体光纤中基于SBS实现慢光的数值模拟[J]. 侯尚林,孔谦,黎锁平,刘延君,韩佳巍,徐永钊.  兰州理工大学学报. 2012(03)
[9]PPP-BOTDA分布式光纤传感技术及其在试桩中应用[J]. 江宏.  岩土力学. 2011(10)
[10]OTDR波形分析及在光纤测量中的应用[J]. 肖平平,袁睿.  光通信技术. 2010(04)



本文编号：3506196