激光布里渊散射水下目标探测原理及实验研究

介绍了激光布里渊散射探测水下目标的原理,采用基于新型ICCD的布里渊散射激光雷达系统,进行了水下目标探测的相关实验。实验结果表明,激光布里渊散射探测水下目标在探测深度上具有很大优势,同时具有探测隐身目标的能力。     

海洋探测布里渊雷达的关键技术及发展概况

海洋探测布里渊雷达结合了布里渊散射、激光雷达和遥感技术,是一种新颖的频率探测激光雷达,可以抵御幅度噪声,具有相当高的信噪比,抗干扰性强、测量精度高.分析了布里渊散射雷达系统的关键技术,概要地介绍了国内外布里渊雷达关键技术的发展状况,并讨论了布里渊雷达技术在海洋探测领域的实用化进程及应用前景.     

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。     

基于布里渊散射的水下目标探测

用布里渊散射信号可以探测水下目标.介绍三种基于布里渊散射的水下目标探测方法:F-P扫描干涉仪探测方法、边缘探测方法、F-P标准具-ICCD探测方法,并对这三种方法进行了分析和比较.     

基于边缘探测技术的布里渊散射测量误差分析

为了研究基于边缘探测技术的激光雷达探测布里渊散射过程中测量误差的大小,在分析海水信道的基础之上,推导出了激光雷达探测水下布里渊散射频移的测量误差公式,并对基于边缘探测技术接收到的布里渊散射回波信号的大小进行了估算,同时仿真出不同探测深度和不同水质参数条件下的布里渊散射频移测量误差,得到了在水质较好的情况下,水下120m处布里渊散射频移测量误差小于5MHz的结果.结果表明,边缘探测技术具有较高信噪比、较小测量误差.     

水中布里渊散射的边缘探测方法

提出了一种测量水中布里渊散射的新方法——边缘探测技术。分析了这种方法的原理。结合布里渊散射激光雷达在海洋监测中的应用,给出了一个基于溴和碘分子吸收池的实际探测系统,并给出了系统的响应函数。最后,讨论了边缘探测技术的特点     

基于布里渊散射的海洋环境激光遥感技术研究进展

布里渊激光雷达是探测海洋环境参数的重要手段之一。首先介绍了布里渊激光雷达系统的基本工作原理，然后从理论基础出发，重点介绍了三种依据布里渊散射光谱特征:布里渊频移、布里渊线宽、以及综合二者与海洋环境参数之间的耦合关系建立的反演模型；其次，作为布里渊激光雷达的关键技术，介绍了多种布里渊散射光谱的测量方法:F-P扫描干涉仪探测、边缘探测、F-P标准具- ICCD探测, 以及多边缘探测。     

布里渊散射在水下激光成像探测中的应用

水下光电成像探测是声纳技术的一种有效补充,然而水下激光成像的后向散射效应严重影响了水下光电成像探测的分辨能力与探测距离.基于激光水下传输的布里渊散射理论,分析了蓝绿激光及其布里渊散射水下传输特性,研究了基于光子晶体滤波器的布里渊散射频移检出技术,设计了同步扫描布里渊散射水下成像装置以及距离选通布里渊散射水下成像装置,以布里渊散射频移的空间分布替代场景反射光强度的空间分布进行水下成像探测,高效抑制水下激光成像后向散射噪声,提高成像探测的作用距离.布里渊散射水下激光成像探测机理的探索将为水下目标光电成像探测技术的发展开辟新的途径.     

大气的布里渊散射特性研究

建立了大气布里渊散射光频移的数学模型,分析计算了温度、水汽压、大气压力等大气参量对布里渊散射特性的影响。结果表明,布里渊散射光频移受大气压、水汽压的影响很小,而受大气温度的影响很大。这些结果对大气中隐形目标的探测技术具有重要的参考意义。     

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术的研究及进展

阐述了基于布里渊散射分布式的光纤传感技术的传感机理,简要介绍了基于脉冲技术的布里渊分布式传感技术(BOTDR,BOTDA)的基本原理及应用进展,并分析指出了其在空间分辨率等方面存在的问题.详细介绍了国内外学者在解决这些问题上提出的新的理论和实验研究方法(基于相关连续波的布里渊传感技术,基于相干探测-泵浦技术的布里渊传感技术以及自发布里渊散射和拉曼放大效应结合的布里渊传感技术)以及取得的进展.并对这些最新方案及其概况进行了评述,指出了仍然存在的问题并预测了未来的发展方向.     

光纤布里渊温度和应变分布同时传感方法研究

布里渊分布型光纤温度和应变同时传感的方法主要有3种:布里渊散射谱双参量同时测量的方法、双布里渊频移同时测量的方法及联合拉曼散射和布里渊散射效应法.文章对这3种方法进行了深入的研究,阐述了实现各种方法的具体方案,并对其性能及成本进行了比较,给出了一种可实现温度和应变高精度同时测量的传感方案.     

基于高频微波技术的分布式光纤传感器布里渊散射信号检测

分析了布里渊分布式光纤传感技术原理,采用自行研制的光纤单纵模分布反馈(DFB)激光器结合电光调制技术,利用相干检测技术,对布里渊微弱后向散射信号进行检测。通过改进滤波放大技术,对微弱后向散射光信号进行有效放大,再用扰偏技术及信号采样平均处理,实现对光纤传感器后向布里渊散射信号在11 GHz高频段直接采集显示。结果表明,探测所得布里渊散射信号峰值功率可达50 mV,能有效降低解调系统信号检测难度,改善了系统信噪比(SNR)。初步实验结果证明了该方案的可行性。     

关于布里渊散射强度角分布的探讨

运用经典的电磁场理论对布里渊散射强度和散射截面进行了推导,并在此基础上结合量子电动力学理论改进了经典的布里渊散射截面公式,对布里渊散射过程经典理论和量子理论的两种描述进行了比较和讨论。     

基于光栅Sagnac环的自发布里渊散射检测方法

提出了一种采用光纤光栅(FBG) Sagnac环对光纤中自发布里渊散射信号进行直接检测的新方法,从理论上分析了FBG Sagnac环滤波器的传输特性.研制了非对称结构的FBG Sagnac环,并应用在自发布里渊散射光谱测量和分布式温度传感实验系统中.通过控制压电陶瓷(PZT)两极的电压对FBG Sagnac环的臂长差进行精确调节,实现了自发布里渊散射信号与瑞利散射信号的有效分离及检测.     

Performance Analysis of Temperature and Strain Simultaneous Measurement System Based on Heterodyne Detection of Brillouin Scattering

Microwave heterodyne detection can be used to measure the temperature and strain distribution along a fiber with high accuracy in a Brillouin optical time domain reflectometry （BOTDR） system. This method involves simultaneous measurement of Brillouin scattering and Rayleigh scattering in fiber, and scanning of Brillouin spectrum to obtain the desired information. This paper presents a simultaneous measurement system of temperature and strain based on microwave detection and analyzed the system performances such as measurement accuracy, dynamic range, and spatial resolution theoretically. The analysis shows that the system can achieve a temperature resolution of 1°C and a strain resolution of 100 μs.     

一种利用布里渊谱宽确定光纤SBS阈值的新方法

针对传统的通过功率信息测量所得受激布里渊散射阈值偏高的问题,提出了一种利用布里渊散射谱宽确定光纤受激布里渊散射阈值的新方法。分析了本地外差检测的原理及布里渊散射谱宽与入纤光功率的关系;设计了基于本地外差检测的布里渊散射谱测量系统,在常温下对不同长度标准单模光纤的受激布里渊散射阈值进行了测量。实验结果表明:当光纤长度分别为48.8 km和9.5 km时,根据功率信息获得的受激布里渊散射阈值对应的布里渊散射谱宽均接近恒定值10 MHz,此时已发生严重的泵浦耗尽效应。利用布里渊散射谱表现出的低入纤功率时谱宽的线性下降特性和高入纤功率时谱宽的功率无关特性确定的两种光纤长度下的受激布里渊散射阈值分别为1.12 mW和3.8 mW,对应的布里渊散射谱宽分别为24.86 MHz和23 MHz,其值近似等于布里渊自然线宽。文中的研究结果对布里渊光时域反射系统最大入纤光功率的确定具有重要的参考价值。