混沌光在光纖中的布里淵散射特性及其應(yīng)用研究.pdf

1、基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)可以準(zhǔn)確測(cè)量光纖沿線上任意一點(diǎn)的溫度、應(yīng)變等信息，具有抗電磁干擾、工作頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)，且其測(cè)量精度、空間分辨率和測(cè)量范圍均優(yōu)于其他分布式光纖傳感技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于橋梁、隧道、大壩、建筑物等的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中，但其存在無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離和高分辨率傳感的問(wèn)題。鑒于混沌光具有高受激布里淵散射閾值、寬帶寬、相干長(zhǎng)度小等優(yōu)勢(shì)，故將混沌光引入基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)中以期解決該難題。
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2、文研究了混沌光在光纖中的后向散射特性，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了基于混沌光的布里淵散射分布式光纖溫度傳感實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了分析，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1)介紹了由光反饋產(chǎn)生混沌光的實(shí)驗(yàn)裝置及其原理；分析了混沌光的輸出曲線，得出其具有寬帶寬、頻譜平坦、中心頻率和相干長(zhǎng)度可調(diào)、類(lèi)噪聲等特性。
　　2)研究了混沌光在光纖中的布里淵散射特性。發(fā)現(xiàn)混沌光在光纖中產(chǎn)生的后向布里淵散射光反斯托克斯光頻處出現(xiàn)光譜凹陷的現(xiàn)象，理論和實(shí)驗(yàn)證明了

3、該現(xiàn)象是由于混沌光本身光譜成分的相關(guān)特性導(dǎo)致，即中心波長(zhǎng)處的混沌光和反斯托克斯光頻處的混沌光具有相似的性質(zhì)。在受激布里淵散射過(guò)程中，反斯托克斯光頻處的混沌光轉(zhuǎn)化為斯托克斯光，出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象。
　　3)實(shí)驗(yàn)分析了混沌光注入功率和光纖長(zhǎng)度對(duì)布里淵散射斯托克斯光線寬和后向散射光功率的影響。當(dāng)混沌光注入功率較低，使其處于自發(fā)布里淵散射階段時(shí)，斯托克斯光線寬隨混沌光注入功率的增大并無(wú)改變；繼續(xù)增大混沌光注入功率，當(dāng)其出現(xiàn)受激布里淵散射時(shí)，斯托

4、克斯光線寬隨混沌光注入功率的增大先減小后趨于不變。斯托克斯光的線寬隨光纖長(zhǎng)度的增加先減小后趨于不變。后向散射光功率隨混沌光注入功率的增大和光纖長(zhǎng)度的增加先增大后趨于飽和。進(jìn)一步，討論了混沌受激布里淵散射閾值的影響因素，并得出混沌受激布里淵散射光閾值很高，比傳統(tǒng)的連續(xù)光注入光纖產(chǎn)生的受激布里淵散射閾值高約19dB。
　　4)搭建了基于混沌光的布里淵散射分布式光纖溫度傳感實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。將混沌光作為該系統(tǒng)的光源，調(diào)節(jié)參考臂的長(zhǎng)度使具有相同相