小波阈值降噪法在Φ-OTDR扰动传感系统中的应用

针对目前基于相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）的分布式光纤扰动传感系统信噪比较差的问题,提出采用小波阈值降噪法对系统采样信号进行信号处理的前期降噪。分析系统有效信号特征,采用小波阈值降噪法中强制阈值降噪法、软阈值降噪法以及硬阈值降噪法分别对采样信号进行降噪处理,经过比较选择了阈值降噪法作为降噪算法。定量对比降噪前后扰动信号的信噪比,证明采用小波阈值降噪法中硬阈值法处理后的数据在进行后期定位算法时,信噪比提高近一倍。     

实现正交偏振嵌位的受激布里渊随机光纤激光器

布里渊随机光纤激光器（BRFL）是基于受激布里渊散射（SBS）效应和随机分布式反馈谐振腔组成的新型激光器。笔者基于保偏光纤（PMF）中SBS的非线性轴向偏振牵引效应，提出并实现了一种可实现正交偏振嵌位的受激布里渊随机光纤激光器（PMF-BRFL）。首先对PMF-BRFL系统的偏振工作分区进行了理论分析，接着讨论了系统偏振嵌位的动态范围与系统参数之间的关系，最后采用3 km长PMF实现了PMF-BRFL系统。该系统可以实现偏振态稳定正交嵌位的窄带激光输出，实验结果与理论分析结果一致。     

PMD和PDL同时存在下偏振复用系统的ICA解复用

针对同时受到偏振模色散（PMD）和偏振相关损耗（PDL）作用的偏振复用系统,在系统接收端采用相干接收方式,利用基于负熵最大化的不动点复数ICA算法（T-CMN算法）对接收到的偏振复用信号进行解复用。仿真结果表明：ICA解复用后的偏振信号的传输质量明显改善,在系统中光信噪比大于20.86 dB时均能保持误码率小于10?9,符合通信系统的传输质量要求。     

成像偏振测量技术及其应用

成像偏振仪是利用了现有的辐射成像技术和偏振测量技术的原理,加以技术上改进,获得待测目标的偏振参数（偏振度、偏振方位角和偏振椭率等）的灰度图的仪器,具有准确度高、信息量丰富的优点。近两年,国外对成像偏振技术（尤其是全偏振态的成像技术）的研究非常重视。成像偏振测量技术把信息量从三维（光强、光谱以及空间）扩充到七维（光强、光谱、空间、偏振度、偏振方位角以及偏振椭率）,能同时得到直观的各偏振参数灰度图和各观测点的详细偏振数据信息。另外,成像偏振技术在军事上也有其特殊的用途（尤其是椭圆偏振态的测量）。     

Φ-OTDR分布式光纤传感系统的关键技术研究

提出了一种基于Φ-OTDR(相位敏感光时域反射计)技术的Φ-OTDR分布式光纤振动传感技术,该技术能够方便地进行入侵定位。介绍了Φ-OTDR分布式光纤振动传感系统的传感机理,论述了光纤传感采集系统的硬件和软件设计。试验结果表明,该系统可对通信光缆不同位置的入侵事件自动识别预警,显示险情位置,测量距离大于60km,定位精度10m。     

多角度偏振辐射计大气偏振信号多路同步采集系统设计

多角度偏振辐射计是一种通过扫描方式获取大气多角度光谱偏振信息的仪器.根据大气多角度偏振信息测量原理,重点设计了偏振辐射计的多路大气偏振辐射信号同步采集系统,并对此系统进行信息测量.实验结果表明:多角度偏振辐射计大气偏振多路同步采集系统满足设计要求.     

用于可见和红外遥感的成像光谱偏振测量仪

介绍一种成像可变相位延迟、傅里叶变换光谱偏振测量仪（ＶＲＦＴＳＰ）,它能产生具有空间、光变和偏振信息独立特征的景物的光谱偏振图像。利用该仪器对放在实验室装置上的简单规则目标,如球状和物体成像。产生的图旬证实所研制的系统利用推扫和时序采集偏振信息的原理,具有采集现场景物图像的光谱偏振数据的能力,并证实具备研制一个按并行采集方式工作的系统的可能性,这个系统能对现实世界目标进行近实时图像数据采集。     

基于Φ-OTDR+BP神经网络分类器的海缆防锚害系统模式识别

基于相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）的分布式光纤振动探测是海缆锚害预警的重要防护手段。针对探测海缆锚害的入侵事件类型判别需求，提出将反向传播（BP）神经网络分类器应用于基于Φ-OTDR的海缆防锚害系统中，介绍了基于Φ-OTDR+BP神经网络分类器的海缆防锚害系统原理，采用信号时域特征和时频域特征作为特征向量，构建基于BP神经网络的分类器，实现了对入侵事件类型的判别。试验结果表明，分类器的模式识别准确率达到100%。     

单模光纤的偏振模色散与测试方法

单模光纤的偏振模色散是二个垂直偏振模之间的差分群时延，它将在数字系统与模拟系统中引起脉冲展宽和信号失真。这将限制光纤增加传输速率与延长光缆中继段距离。测试光纤偏振模色散的方法有时域法与频域法两种。我国应尽快在已建成的光缆段上和工厂生产的光纤与光缆上进行偏振模色散的测试，并针对结果研究对策。     

基于偏振态变化时延估计的分布式光纤传感系统

提出一种基于偏振态（SOP）变化时延差估计的分布式光纤传感系统。本系统采用两个直流光信号在传感光纤中双向注入,振动会对正向和逆向光造成SOP变化,在各自的尾端利用起偏器检测SOP变化并转换为光强信息。两路信号间的时延差表明了振动的位置信息。对时延差形成的原因进行了理论分析,并阐明利用互相关算法计算该时延差并进行分布式传...     

一种频分复用和偏振分集融合的Φ-OTDR系统

提出了 一种频分复用(FDM)和偏振分集接收(PDR)融合的Φ-OTDR结构,可以提升Φ-OTDR系统扰动信号无失真重构的能力.期望利用这种融合技术,有效实现对干涉衰落和偏振衰落的同时抑制.通过验证性实验,将10s数据的重构信号平均失真率由15.55％降低至1.10％.对比单独使用FDM技术抑制干涉衰落和单独使用PDR...     

量子密钥分配系统中非线性偏振耦合的研究

受传输光纤非线性偏振影响,量子密钥分配系统本振光与信号光耦合率下降,使形成偏振复用信号的抖动增强,系统的稳定性和安全性下降.为了提高量子光学中偏振编码技术的性能,经过理论分析和数值模拟,给出可操作性的实验方案,解决了光纤非线性偏振耦合导致的偏振抖动问题.结果表明,在同等条件下,以分光检测结果反馈控制本振光和信号光的非线性偏振耦合率,可增强偏振复用信号的稳定性,将系统传输容量提高61%.该结果有利于偏振编码技术在量子密钥分配系统的实际应用.     

基于多尺度特征融合的φ-OTDR系统相似信号识别方法

为解决分布式相位敏感光时域反射计系统现有事件识别方法对于相似振动信号识别困难这一问题,提出了一种基于多尺度特征融合的相似信号识别方法。在该方法中,原始信号首先通过经验模态分解和小波包分解被分解为不同频率范围内的子信号。随后,分别提取原始信号和子信号的时频特征和近似熵特征,并利用主成分分析法对所提取的特征进行融合。最后,通过构建一个6层轻量反向传播（BP）神经网络分类器,训练分类模型并利用测试集验证模型分类度。该方法对小车经过和行走等相似信号的识别准确率可分别达到98.5%和98.0%,对于敲击和摇晃差异性大的信号的识别准确率可达100%。相比于直接从原始信号中提取特征并结合时频图的卷积神经网络方式,所提方法的综合识别准确率分别提高了8.4%与9.0%,相似信号的识别准确率分别提高了13.5%与12.4%。结果表明,该方法在保证差异性大的信号的高识别准确率的基础上,显著提高了相似信号的识别准确率,对于拓展分布式光纤传感的应用范围有重要的价值。     

使用PSO算法的二阶偏振模色散自适应补偿实验

偏振模色散（PMD）已经成为高速光纤通信系统发展的严重障碍。我们将粒子群优化（Particle Swarm Optimization—PSO）算法作为偏振模色散自适应补偿中的反馈控制算法，对光链路中的PMD信号进行收索跟踪，并控制偏振控制器（Polarization Controller—PC），成功的实现了对二阶PMD的自适应补偿。实验结果表明，粒子群优化算法能够避免陷入局部极值而快速的搜索全局最佳值，同时它还具有很强的抗链路噪声的能力，补偿效果良好。     

一种新型偏振辐射计

偏振探测技术应用于大气散射辐射偏振特性测量,由于大气散射偏振态的时空变化特性,要求测量仪器具有实时获取偏振数据的能力。针对这一需求研制了一种新型偏振辐射计,提出了利用偏振透光轴三方向光路平行探测的方案,能够实时获取目标的偏振特性参数。着重分析系统软硬件结构设计,介绍了一种以USB采集卡为核心的信号采集系统,并利用积分球光源对系统进行相对辐射定标,分析了定标数据。实验结果表明,该套系统能够满足大气偏振探测的要求。     

基于半导体光放大器非线性偏振旋转效应的全光采样

提出了一种新的基于半导体光放大器非线性偏振旋转效应的全光采样方法,利用速率方程对全光采样的理论机理进行了阐述.借助该速率方程模型对采样器的输入偏振角、偏振控制器的附加相移和偏振合束器的偏振方向等参数进行了优化设计.计算结果表明,采样器传输曲线具有较好的线性工作范围,能够实现模拟光信号的高速全光采样,且其输入泵浦光功率小于1mW.由于该全光采样的工作原理与全光波长转换类似,而目前的全光波长转换工作速率可达320Gbps,因此该全光采样的采样速率可望达到上百GS/s.     

一种新型偏振辐射计

偏振探测技术应用于大气散射辐射偏振特性测量,由于大气散射偏振态的时空变化特性,要求测量仪器具有实时获取偏振数据的能力。针对这一需求研制了一种新型偏振辐射计,提出了利用偏振透光轴三方向光路平行探测的方案,能够实时获取目标的偏振特性参数。着重分析系统软硬件结构设计,介绍了一种以USB采集卡为核心的信号采集系统,并利用积分球光源对系统进行相对辐射定标,分析了定标数据。实验结果表明,该套系统能够满足大气偏振探测的要求。     

基于小波包的相位敏感OTDR分布式光纤振动信号降噪方法的研究

针对传统的基于相位敏感光时域反射计(-OTDR)的分布式振动传感系统在对外界振动信号降噪 效果方面的不足,提出了一种基于小波包的降噪优化方法:首先分析采集到振动点处信号的 特征并选取最 优基波Sym6,比对不同的基波分解层数对于原始信号降噪处理后的效果,从中选择三层分解 作为最优化分 解层数。其次对信号处理前后的信号进行傅里叶变换,通过频域比对证明小波包降噪方法能 够有效去除主 振信号以外的噪声。再次针对振动点附近的采集点进行了频谱分析,结果显示只有振动点对 应采集点的频 率与振动频率相同,从而证明了系统实际空间分辨率可达到1m。     

调制频率对φ-OTDR 分布式光纤扰动传感系统动态性能的影响

调制器将输入连续光调制成脉冲光,是基于 -OTDR 分布式光纤扰动传感系统的重要组成部分,其调制频率直接决定了系统的监测距离并影响系统的动态特性。对调制频率对系统动态响应范围的影响进行了理论分析及仿真研究。结果表明,脉冲调制频率决定了系统所能还原的外界扰动信号的最高频率。调制频率越高,系统的频率响应范围越大,可探测到的扰动的极限频率越高,采集到的信号失真度越低;反之,调制频率较低甚至低于扰动信号频率时,采集到的信号将严重失真。     

偏振模色散仿真系统研究

单模光纤内核圆对称结构的破坏而导致的缺陷会在传播时引起光学脉冲变形展宽，从而导致偏振模色散，且偏振模色散具有统计特性．本文通过计算机仿真偏振模色散系统．通过改变通信系统参数，研究一阶偏振模色散对不同通信系统的影响，分析在不同系统参数情况下的偏振模色散群时延差、信号脉冲展宽和信号眼图，并讨论了不同码型对偏振模色散的影响．