文章對(duì)布里淵光時(shí)域分析（BOTDA）分布式光纖傳感系統(tǒng)中的偏振效應(yīng)機(jī)理及受激布里淵散射的矢量模型分析進(jìn)行了闡述。對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,從受激布里淵散射效應(yīng)中偏振相關(guān)布里淵增益譜分析、控制偏振態(tài)以及抑制偏振衰落技術(shù)等方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹。布里淵光纖傳感系統(tǒng)矢量建模分析和偏振態(tài)控制技術(shù)具有很好的研究前景,對(duì)未來(lái)研究中利用偏振態(tài)的敏感特性進(jìn)行分布式傳感光纖的溫度、應(yīng)變和振動(dòng)信息測(cè)量及抑制偏振衰落來(lái)提高光纖傳感系統(tǒng)空間分辨率都具有參考價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：光通信研究. 2020,(01)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

SBS增益譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

探測(cè)光SOP在與前一個(gè)泵浦編碼脈沖作用時(shí)與初始狀態(tài)稍有偏離,將由來(lái)自后一個(gè)正交編碼脈沖的正交拉力恢復(fù)。SOP的偏差無(wú)法累積,提高了偏振分集技術(shù)消除偏振衰落的效率。該課題組在2019年對(duì)PDM脈沖編碼技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)[3],基于雙邊帶混合偏振正反牽引效應(yīng)(Hybrid Polarization Pulling and Pushing Effects,HPP),在簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)裝置的同時(shí)消除了偏振衰落,抑制布里淵增益波動(dòng)效果良好。圖5所示為格雷編碼BOTDA系統(tǒng)中的布里淵增益波動(dòng)對(duì)比圖。基于HPP的PDM技術(shù)采用了正交偏振態(tài)的泵浦光,探測(cè)光的偏振態(tài)經(jīng)過(guò)SBS作用后偏離了初始偏振態(tài),但是探測(cè)光斯托克斯分量(偏振牽引)和反斯托克斯分量(反偏振牽引),在分別與正交偏振態(tài)的泵浦光進(jìn)行SBS作用后,將一直保持相同的偏振態(tài)。在輸入正交泵浦光的同時(shí),對(duì)探測(cè)光的雙邊帶進(jìn)行分離和SBS過(guò)程后疊加,所以HPP能消除布里淵波動(dòng)。該方法的關(guān)鍵在于利用探測(cè)光的雙邊帶,并且必須先用對(duì)數(shù)歸一化處理后的布里淵增益/損耗數(shù)據(jù)做線性累積(累積后得出圖5中虛線G0和GB,G0為基于傳統(tǒng)偏振牽引的線性累積;GB為基于HPP方法的線性累積),再進(jìn)行疊加和譯碼處理。3 利用偏振效應(yīng)研究機(jī)理實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)

式中: SAS、SS 和P分別為反斯托克斯光、斯托克斯光和泵浦光的斯托克斯矢量,SAS0、SS0 和P0均為光強(qiáng);α為光纖的損耗系數(shù);β為信號(hào)光的雙折射矢量;β′為泵浦光的雙折射矢量;Re為取各增益系數(shù)矢量的實(shí)部;ξas、ξs、ξps和ξpas分別為反斯托克斯光、斯托克斯光、泵浦光和斯托克斯光作用、泵浦光和反斯托克斯光作用的增益系數(shù)。模型綜合了光強(qiáng)方程和歸一化斯托克斯矢量的空間演化方程,當(dāng)只考慮增益型時(shí),在泵浦非耗盡假定下,泵浦光矢量模型可簡(jiǎn)化為 - dΡ dz =-αΡ- β ′ ×Ρ 。該模型同時(shí)考慮了SBS作用、偏振態(tài)影響和雙折射效應(yīng)。數(shù)值仿真結(jié)果如圖1所示,曲線反映了最大最小布里淵增益分別對(duì)應(yīng)不同偏振態(tài)以及雙折射分布的關(guān)系。該課題組在利用該受激布里淵放大信號(hào)模型進(jìn)一步提出了單模光纖的偏振拍長(zhǎng)均值估計(jì)方法[11-12]。2017年,王春華等人[13]提出了考慮偏振譜影響的SBS矢量理論模型,研究了光譜偏振擴(kuò)散的現(xiàn)象,即信號(hào)光的不同頻率分量的偏振態(tài)受到了不同的SBS作用拉伸。在具有給定輸入泵浦光SOP的任意光纖中,將偏振態(tài)擴(kuò)散看作是光纖雙折射的線性旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)方向趨向于對(duì)應(yīng)最大SBS增益信號(hào)光的輸出SOP方向。S ΙΝ max 為對(duì)應(yīng)最大SBS增益信號(hào)光的輸入SOP方向。偏振擴(kuò)散大小由SBS增益最大/最小的比值和信號(hào)波輸入SOP在S ΙΝ max 上的投影來(lái)決定,比值和投影這兩個(gè)參數(shù)都是光纖雙折射和泵浦輸入SOP的函數(shù)。本光譜偏振擴(kuò)散的研究結(jié)論,對(duì)2012年謝尚然等人在BOTDA系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中觀察到的SBS頻移的偏振相關(guān)偏差現(xiàn)象[7]給出了理論解釋,也為使用偏振器來(lái)調(diào)整處理SBS增益譜提供了理論基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3353455