基于FPGA的分布式光纤传感器的系统搭建

本文首先通过介绍光纤中瑞利散射和受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)原理,然后分析了光纤中的后向瑞利散射光功率和SBS信号光功率与温度和应变的关系,最后基于上述原理和分析搭建了一个基于FPGA的分布式光纤传感器系统。     

受激布里渊散射慢光系统中强度调制器的应用研究

基于Mach-Zehnder干涉式的强度调制器具有移频特性,用于受激布里渊散射的慢光系统可以用来产生具有布里渊频移的信号光.理论和实验分析了M-Z干涉式电光强度调制器的频移特性.受激布里渊散射慢光实验中利用12.5 Gbit/s的电光强度调制器产生了相对于泵浦光具有9.394 GHz布里渊频移,脉宽为50 ns的信号光.在泵浦功率20 mW的情况下,该脉冲在2.5 km长的高非线性光纤中获得了32 dB的非饱和增益,脉冲延迟了25 ns.     

光子晶体光纤中基于SBS实现慢光的数值模拟

通过运用四阶龙格库塔法和特征线法对基于光子晶体光纤的受激布里渊散射耦合方程组进行数值求解,讨论不同纤芯直径的光子晶体光纤在相同的Stokes波功率和相同的Stokes波强度下对受激布里渊散射慢光产生的影响,发现芯径越小PCF的时延特性越好,但是伴随着较大的脉冲展宽,对于Stokes波脉冲,较小的输入Stokes波功率具有更大的时延.考察不同的脉冲宽度对光子晶体光纤中的慢光的影响,发现较短的脉冲具有更大的相对时延并伴随着较大的脉冲展宽.通过改变小芯径光子晶体光纤的占空比,讨论光子晶体光纤的结构变化对受激布里渊散射慢光的影响,发现小芯径PCF的占空比越小,对应的SBS慢光的时延越大,脉冲展宽也越明显.以上结论可以为慢光缓存器的设计提供理论参考.     

光纤分布式布里渊散射传感技术的发展

随着对光纤中非线性效应的不断研究,布里渊散射由于可以同时测量外界环境的温度和应变且测量范围与测量精度均较高,使得其在光纤分布式传感领域得到了广泛的重视和研究.本文介绍了光纤布里渊散射的传感原理,综述了基于布里渊光时域反射、布里渊光时域分析和布里渊光频域分析的光纤分布式传感技术的原理及进展,最后从用户需求方面对光纤分布式布里渊散射传感技术的未来发展方向进行了展望.     

关于石英单模光纤受激布里渊散射门限功率的讨论

本文探讨各种石英单模光纤的受激布里渊散射门限功率 ,论述影响门限功率的各种因素 ,特别是有效芯区面积 .指出一般的有效芯区面积不应当用模场直径计算 .发现由于受激布里渊散射增益和模场分布不同 ,色散位移光纤与常规单模光纤的受激布里渊散射门限功率相差无几 ,因此可以放心地在超长距离传输系统中应用色散位移类单模光纤     

双泵浦光纤参量放大器中泵浦与光纤长度选取的研究

研究了强非线性色散位移光纤和光子晶体光纤中的光纤参量放大增益特性.结果表明,在泵浦光功率低于受激布里渊散射阈值的条件下,当两泵浦光功率相等且功率之和与光纤长度的乘积满足某一特定值时,可得到最佳增益谱平坦性、增益峰值、增益带宽等参数;适当改变光纤长度或泵浦光功率,可以优化光纤参量放大.     

受激布里渊散射对光纤的影响分析

光纤中的受激Brillouin散射及其影响是设计光纤激光器必须考虑的问题.本文对受激Brillouin散射的原理,光纤激光器中Brillouin散射的阈值,在某些应用中抑制Brillouin散射的方法,光纤中Brillouin散射的特性,以及这些特性在布里渊光纤放大器、布里渊光纤激光器、布里渊光纤传感器、布里渊光纤相位...     

光CATV系统中提高受激布里渊阈值功率方法的研究

受激布里渊散射是限制光CATV传输系统入射功率从而限制系统传输 离的主要障碍,本文研究了光CATV传输系统中提高受激布里渊阈值功率的一种方法－非均匀掺杂光纤光,若光纤纤芯和包层参杂浓度沿传输方向变化,将导致布里渊频移发生变化,增益谱结构变化,最终影响受激布里渊阈值功率。本文分析了阈值功率与布里渊频移分布之间的数量关系,设计了渐增型,周期正弦型、正弦型,三角型和平方型5种沿光传输方向频移分布的方案,比较了它们提高SBS阈值功率的效果,数值计算表明,布里渊阈值功率可提高20dB,可将传输距离提高100km.     

脉冲激光的受激拉曼散射效应

高峰值功率的调Q光纤激光器容易出现受激拉曼散射(SRS)。搭建了master oscillator power-amplifier(MOPA)结构的调Q光纤激光器,研究了其光谱与脉冲波形。实验研究了脉冲光在不同长度、不同种类光纤中传输时的拉曼散射效应,分析了其拉曼光谱特性及各光波的时域特性。实验结果表明:MOPA结构容易实现高峰值功率及参数可控的脉冲光。高峰值功率的脉冲在长距离传输时易出现多级拉曼散射光,且输出的各级拉曼散射光功率相当。一级拉曼散射光与抽运光在传输中是同步的。     

基于填充混合液体的六边形光子晶体光纤的温度传感

以填充高热敏系数混合液体的六边形光子晶体光纤为温度传感载体,数值求解了受激布里渊散射的波动耦合方程组,从输出斯托克斯光的脉冲个数和功率解调出整个光纤上的温度分布信息.对比不同结构的光子晶体光纤和混合液体的不同配比,数值计算结果表明受激布里渊散射导致的脉冲时延对温度测量的影响可以忽略不计;当四层空气孔的直径均为0.9Λ,酒精和氯仿的体积比为1∶1时,温度分辨率最高,功率测量设备仅需要达到18.3dB的分辨率,这比传统的通过布里渊频移来解析温度变化在精度上提高了大约160倍.为今后研制更高精度的温度传感设备,提供了一定的理论基础.     

基于光散射的分布式光纤温度传感器网络及其在智能电网中的应用

介绍了基于光散射的分布式光纤温度传感网络的研究现状和发展趋势,主要阐述了基于瑞利散射、喇曼散射和布里渊效应的分布式光纤传感器的工作原理。在此基础上重点介绍了其在高压电缆、电力线沿线温度测量中的应用情况,探讨了传感光电缆替代原有的电缆和光缆,使光通信、电力传输、传感三合一的趋势。     

SRS、SBS效应对双向光纤通信系统中光信号功率的衰减

对双向密集波分复用光纤通信系统中的ＳＢＳ（受激布里渊散射）,ＳＲＳ（受激喇曼散射）的联合作用进行了研究,从理论上给出了ＳＢＳ,ＳＲＳ效应共同作用下小信号功率的衰减公式,定量分析了目前研究中的相干光通信系统和ＨＤ－ＷＤＭ系统中由ＳＢＳ,ＳＲＳ效应产生的非线性功率衰减、研究结果表明,在考虑ＳＲＳ作用的同时,必须考虑ＳＢＳ的作用。     

布里渊光时域分析传感器扰偏性能研究

普通单模光纤中存在的偏振效应会对布里渊光时域分析传感器性能产生较大影响。理论分析并实验研究了扰偏器对布里渊光时域分析传感器性能的影响。结果表明,采用扰偏器时光纤末端处的检测信号增益的均方根误差相对于不采用扰偏器时降低约4.26dB,有效地抑制了检测信号的偏振起伏,降低了系统偏振噪声;信号增益提高约1.14dB,降低了信号的偏振相关衰落;布里渊频移的均方根误差降至1.6MHz,提高了布里渊频移的测量准确度。     

基于BOFDA的地下水温模拟监测试验研究

从传统地下水温度监测传感器的不足出发,分析了分布式光纤监测技术的优点,并对常用的几种分布式光纤监测技术进行了比较.将布里渊频域分析技术用于测量地下水温度的可行性进行了分析,总结了地下水温度场的光纤传感器测量布设方案,提出了分布式光纤传感技术测量地下水温度场的数据分析和处理思路.通过室内模拟试验,采用布里渊频域分析技术监测了水温度场的动态变化,取得了良好的效果,验证了布里渊频域分析传感技术测量地下水温度的可行性和优越性.     

Temperature Dependence of the Spontaneous Brillouin Scattering Spectrum in Microstructure Fiber with Small Core

The almost equal height dual peak spontaneous Brillouin scattering spectrum of a piece of microstructure fiber with a small core was investigated at various temperatures using the heterodyne method. The central frequencies of the two peaks increase linearly with increasing temperature with temperature coefficients of 1.05 MHz/℃ and 1.13 MHz/℃. The height difference between the two peaks decreases linearly with a coefficient of-0.06 dB/℃. The results show that microstructure fibers with a small core have great potential for fiber Brillouin distributed sensing.     

双包层As2Se3硫化物光子晶体光纤受激布里渊散射慢光

研究了双包层As₂Se₃硫化物光子晶体光纤内、外包层结构对受激布里渊散射慢光特性的影响.在分析双包层As₂Se₃硫化物光子晶体光纤结构对布里渊增益谱的影响时,考虑了声场的高阶模式.研究结果表明,内包层占空比的变化对慢光特性影响较大,随内包层占空比的增加,布里渊增益谱的主峰逐渐降低,第二个峰值逐渐上升,时间延迟量增加,布里渊增益的变化趋势与其相似.但这些特性受外包层占空比的变化影响较小,布里渊增益谱的第二个峰值略微上升,而时间延迟及增益变化很小.因此双包层As₂Se₃硫化物光子晶体光纤的慢光特性受内包层占空比影响较大.而与内包层相比,这些特性受外包层占空比的影响较小.     

基于高SBS阈值的HNLF产生高重复频率超短光脉冲

基于光纤中的四波混频(FWM)产生高重复频率超短光脉冲的原理,并为抑制光纤中的受激Brillouin散射(SBS),采用非均匀掺杂高SBS阈值非线性光纤,通过FWM对双拍频信号进行整形压缩,实验上获得了100GHz的高重复率超短光脉冲序列,进而分析了入纤功率对输出光脉冲的影响。