基于布里渊散射探测空间目标的计算分析

提出用布里渊散射原理探测空间目标的方法。分别对大气、空间目标材料金属涂层及隐身材料的布里渊散射特性进行了计算和对比分析。结果表明,大气布里渊散射频移与目标涂层及隐身材料布里渊散射频移之间相差至少大于一个数量级,由此得出利用分析布里渊散射光谱来探测空间目标的可行性。计算了散射频移的大小,并对探测技术作了分析,采用一种窄带量子滤光系统探测装置,对散射光谱进行了精确的探测和分辨。     

波长扫描型布里渊光时域反射仪

布里渊光时域反射仪(BOTDR)是一种具有广泛应用前景的分布式光纤传感器。对于特定的入射波长,自发布里渊散射光的布里渊频移与温度和应变成线性关系,通过测量光纤沿线布里渊频移分布可实现温度或应变的分布式传感。布里渊功率谱扫描是BOTDR获取布里渊频移的常用手段,已有光频差扫描与电频扫描两种方式。基于布里渊频移对波长的依赖性,提出一种波长扫描型BOTDR。采用可调谐激光器作为光源,通过扫描入射光波长,来获取布里渊功率谱,该方法兼具光频差扫描与电频扫描的优点。实验证明了该方法的可行性,对23.4km光纤进行测量,实现了5m的空间分辨率与2.2℃的温度测量精度。     

双光纤双参量布里渊光时域分析传感技术的研究

对于布里渊分布式光纤传感器(DOFS),温度或应变的变化都会引起布里渊频移谱改变,因此存在交叉敏感问题。在以往对布里渊光时域反射(BOTDR)计的双参量传感研究中,采用单根光纤,通过同时检测布里渊频移和功率变化,实现双参量传感。但对于布里渊光时域分析(BOTDA),由于受激布里渊散射的偏振相关性,不能实现对受激散射光功率的准确检测,因此难以实现单光纤的双参量传感。针对这一问题采用温度和应变系数不同的双光纤进行双参量传感。先测量了几种常用光纤的温度和应变布里渊频移系数,然后选择G652和G652成缆两种光纤,通过构建系数矩阵,由两根光纤的布里渊频移计算得出温度和应力,从而实现了温度分辨率25℃左右,应变分辨率约为200με的双参量传感。     

布里渊散射谱图像的边缘特征提取方法

为有效提取布里渊分布式光纤传感系统的布里渊频移,减少数据处理时间,提出一种基于二阶Lapl aci an边缘检测算子的布里渊散射光谱图像边缘特征提取方法。将布里渊频移视为散射谱图像边缘,利用二阶Lapl aci an边缘检测算子对布里渊散射光谱图像进行锐化处理;通过非极大值抑制和自适应阈值去除无效边缘获得二值图像,并搭建布里渊光时域反射温度传感系统。实验结果表明:该方法能够准确提取频移特征,且用时远少于曲线拟合法,有利于缩短系统的温度测量时间。     

基于布里渊和瑞利散射光拍频的方法测量温度

基于光纤非线性效应,设计并搭建出一套布里渊散射光与瑞利光拍频测量温度的实验装置,用布里渊频移量对温度系数进行标定,并采用三种不同方法进行数据处理,结果表明采用频移量均值线性拟合结果较好,得到的布里渊温度频移系数为1.005 MHz/℃,该温度传感系统的测量精度为0.7 ℃。     

基于光纤布里渊散射的分布式海洋水温获取技术

海水温度的分布情况具有极其重要的实际价值.分析了几种光纤散射测温技术,研究了基于布里渊散射技术的分布式光纤测温技术,从理论上分析了布里渊散射光的频移和强度与海水温度和应力的关系,设计了基于此技术的分布式海洋水温获取系统.     

一种光纤传感器温度与应变同时解调的方法

文章分析了一种利用外差检测所得微波信号的电场振幅和频率来计算后向布里渊散射光功率及频移的方法.该方法通过对功率较强的微波信号进行数值拟合,利用得到的直流分量和交流分量计算出后向散射光功率、频移及其随温度、应变变化的系数矩阵.数值结果表明,温度、应变的解调精度分别为1℃、100 με,但也受到一定采样频率的限制.     

K9玻璃与熔石英玻璃中纵向受激布里渊散射的脉宽压缩和能量提取效率

以K9玻璃与熔石英玻璃代替传统的液体或气体作为纵向受激布里渊散射(LSBS)样品,波长1.064μm,脉宽12 ns的单纵模电光调QNd∶YAG激光器作抽运光,实验上以脉宽压缩和后向斯托克斯(Stokes)散射光频移为标志,测到后向斯托克斯散射光线宽和散射光脉宽压缩比。研究了纵向受激布里渊散射样品的长度、抽运光能量大小、材料种类对纵向受激布里渊散射脉宽压缩效应和散射光能量提取效率的影响。实验结果表明,熔石英与K9玻璃的受激布里渊散射发生阈值、饱和阈值、散射光能量提取效率、散射光脉冲波形均相近,K9玻璃可以成为一种更廉价的受激布里渊散射介质。针对170 mm的熔石英玻璃样品,找到了纵向受激布里渊散射的发生阈值、饱和阈值,并得到了较高的散射光能量提取效率,从100 mm的熔石英玻璃中获得了87%的散射光能量提取效率,而从170 mm的熔石英中获得了90%左右的散射光能量提取效率。实验数据拟合的规律曲线印证了数值模拟结果。     

尼龙紧包光纤的布里渊频移和温度监测研究北大核心

面向布里渊散射测温的应用领域,针对同一传感线路升温条件下,尼龙紧包光纤与裸纤的布里渊频移和温度值变化关系,介绍了布里渊散射监测原理,设计了基于BOTDA技术的尼龙紧包光纤和裸光纤的测温实验方案。分析了布里渊频移与温度间关系曲线斜率、频移量的偏离变化;探讨了同温度时布里渊频移曲线特征和频移值变化规律;提出了适合紧包光纤测温的条件。     

布里渊光子晶体光纤环形移频器

通过实验研究了一种光子晶体光纤环形移频器,该移频器基于布里渊频移原理,利用光子晶体光纤布里渊增益高、阈值低的特点,同时利用光纤环形腔选频放大技术获得窄线宽高增益激光输出。实验结果表明:在波长为1 548 nm单纵模光纤激光泵浦下,10 m长光子晶体光纤的受激布里渊散射阈值功率约为457mW,环形腔输出的受激布里渊散射Stokes光相对于入射光移频量为9.778GHz、线宽500 kHz,并且移频量可以通过温度进行微调。该移频器可以用于分布式光纤布里渊传感器和微波发生器。     

基于瑞利散射的单端BOTDA系统温度特性研究

提出一种不受电光调制器传输曲线温度漂移现象影响的基于瑞利散射的单端布里渊光时域分析系统,并对系统所需的合成信号及温度特性进行分析,通过搭建单端布里渊光时域分析温度传感系统测量系统的温度特性.结果表明:通过测量布里渊增益谱获得的布里渊频移与温度呈良好的线性关系;由单端布里渊光时域分析温度测量系统获得的布里渊频移的温度系数为1.109 MHz/℃,与传统双端布里渊光时域分析系统获得的1.20 MHz/℃具有良好的一致性,在1.77 km光纤上可实现9.5m空间分辨率的温度传感测量.     

光纤布里渊温度和应变同时传感系统性能分析

采用基于朗道比的微波外差检测技术的布里渊光时域反射传感系统,获得布里渊散射信号的频移和强度,可以精确地测量沿光纤长度的分布式温度和应变信息。此方法在同一条光纤线路上分别测量光纤的布里渊散射和瑞利散射,且使用布里渊频谱扫描对信号进行处理。给出了这种传感方案的实验系统,并在理论推导的基础上对其性能进行了分析,该传感系统可以获得1℃的温度分辨率和100uε的应变分辨率。     

布里渊激光雷达系统中的关键因素研究

基于德拜热运动的弹性波理论,考虑激光雷达的光散射效应,提出了布里渊激光雷达系统中的布里渊线宽的选择方法,并推导出散射光谱中的斯托克斯线和反斯托克斯线两条伴线的相对频移公式;分析指出,在介质中,由于弹性波总是有衰减,所以,布里渊谱线的线宽不为零;建立了布里渊激光雷达系统实验模型,通过选取适当的参数进行模拟计算,进一步讨论了布里渊线宽与海水温度的关系;得到了不同海水温度下的布里渊线宽曲线,从而清晰的表明,在激光雷达系统中,布里渊线宽并不是一个常值,在其他参量不变的情况下,随着海水温度的升高,布里渊线宽会逐渐变窄。     

基于光纤光栅的微波扫描单边带调制法测量光纤布里渊散射特性

利用光纤布拉格光栅(FBG)和马赫-曾德尔电光调制器实现了单边带光调制输出。基于微波扫描的单边带调制技术提出了一种测量光纤受激布里渊散射(SBS)特性的方法,可有效地将布里渊频移与布里渊增益谱的测量统一起来。对一段50m长的光子晶体光纤(PCF)的SBS特性进行了测量,得到了PCF的SBS谱的布里渊频移为9.7443GHz,布里渊增益谱线宽为22.472MHz,布里渊增益系数为7.874×10-12 m/W。     

基于布里渊损耗的单端分布式光纤传感系统研究

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统以其可在整根光纤中同时得到被测量场在时间和空间上的连续分布信息,进而成为传感领域国内外研究的热点。针对传统的布里渊光时域分析分布式传感器只能双端入射且成本较高的缺陷,探索性地提出了一种新型的单端布里渊损耗光时域分析传感结构。采用一台窄线宽激光器作为唯一光源,应用铌酸锂电光强度调制器调制入射光产生频移可调的脉冲泵浦光,与经过光纤布拉格光栅反射的连续探测光进行布里渊散射放大效应。通过检测探测光光功率,采用洛伦兹和高斯函数线性权重谱和Levenberg-Marquardt算法得到了不同脉宽下整根光纤布里渊损耗谱。实验结果初步证明了这种传感结构对于分布式测量是可行的,对单端BOTDA的研制具有一定的供参考价值。     

1×5倍Brillouin频移的可调MWBEFL的实验研究

可调谐性作为多波长光纤激光器的重要指标之一 ,可以用来评判激光器性能。为了增强多波长光纤 激光器的可调谐性,以适应密集波分复用系统与微波光子学的需求,基于布里渊效应,通过 三个布里渊频 移腔(BFS,包括有两个双倍频腔与一个单倍频腔),以及三个掺铒光纤放大器(EDFA) 联合,设计了一 种1×5倍Brillouin频移的可调多波长布里渊掺铒光纤激光器(MWBEF L)。EDFA作为受激布里渊散射(SBS)的开关控制不同倍频间隔的多波长产生,通过适当地调节不同EDFA的输出功率在 实验中得到了 单、双、三、四、五倍Brillouin频移的多波长输出,波长间隔分别为0.086 nm、0.172 nm、0.258 nm、0.344 nm、 0.430 nm,对应斯托克斯光(BS)阶数分别为18、7、5、2、1,并且输出激光在30 min的测量时间内表现 出很好的功率稳定性,最大的功率波动分别为0.867 dB,0. 594 dB,0.438 dB,0.814 dB, 0.389 dB。