本文關(guān)鍵詞：全光信號(hào)處理輔助的高空間分辨率OFDR技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光纖傳感技術(shù)相比較于傳統(tǒng)電子傳感技術(shù),具有無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢,可以應(yīng)用于從工程到醫(yī)學(xué)等多種領(lǐng)域。其中,基于分布式光纖傳感技術(shù)的光頻域反射儀(Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR)憑借著極高的空間分辨率和極高的靈敏度被廣泛應(yīng)用于各種高端監(jiān)測領(lǐng)域。OFDR系統(tǒng)的高空間分辨率要求光源的頻率掃描范圍大且線性度好,為了避免非線性掃頻的影響,可以采用光源外調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)光源掃頻。然而,由于原理本身和工藝的限制,尤其是機(jī)械、電子瓶頸和材料帶寬的限制,使得外調(diào)制方法中激光掃頻的速度、帶寬等性能的進(jìn)一步提升變得極為困難。針對(duì)這一難題,本課題采用全光信號(hào)處理輔助的方法,得到了高速寬帶的激光掃頻。本文提出了使用馬赫-增德爾電光調(diào)制器調(diào)制出的高階邊帶光作為具有掃頻特性的光載波導(dǎo)入OFDR系統(tǒng)的方案。相對(duì)傳統(tǒng)OFDR系統(tǒng)使用第一階調(diào)制邊帶進(jìn)行掃頻,第N階邊帶將具有N倍的掃頻范圍。在此基礎(chǔ)上,提出了級(jí)聯(lián)四波混頻方案,基于光纖非線性效應(yīng)構(gòu)建出了具有更寬掃頻范圍的光源系統(tǒng)。根據(jù)理論分析,搭建了OFDR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行方案驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)過程中,由于掃頻邊帶功率太低,為了獲得有效的測量結(jié)果,使用了摻鉺光纖放大器進(jìn)行功率放大。最終,在射頻信號(hào)掃頻范圍為638.4MHz時(shí)測量得到0.75cm的空間分辨率,傳統(tǒng)方案中則需要13.33GHz光源掃頻范圍,證明了本文方案能夠顯著提高OFDR空間分辨率。
【關(guān)鍵詞】：光頻域反射儀 空間分辨率 外調(diào)制 全光信號(hào)處理
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 光纖傳感技術(shù)10-12
• 1.1.1 分布式光纖傳感技術(shù)10-11
• 1.1.2 基于背向瑞利散射的分布式光纖傳感11-12
• 1.2 OFDR發(fā)展和應(yīng)用12-15
• 1.2.1 OFDR在光網(wǎng)絡(luò)故障診斷中的應(yīng)用13-14
• 1.2.2 OFDR在光纖傳感器中的應(yīng)用14-15
• 1.3 全光信號(hào)處理15-19
• 1.3.1 全光信號(hào)處理概念15
• 1.3.2 全光放大15-17
• 1.3.3 全光波長轉(zhuǎn)換17-19
• 1.4 本文的研究目標(biāo)19-21
• 第二章 OFDR技術(shù)原理及重要性能指標(biāo)21-29
• 2.1 OFDR的技術(shù)原理21-25
• 2.1.1 光外差探測原理21-22
• 2.1.2 OFDR工作原理22-24
• 2.1.3 OFDR理論分析24-25
• 2.2 OFDR重要性能指標(biāo)25-28
• 2.2.1 OFDR空間分辨率25-26
• 2.2.2 OFDR測量距離26-28
• 2.2.3 測量靈敏度28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于光頻率梳的高空間分辨率OFDR29-48
• 3.1 調(diào)制原理29-30
• 3.1.1 內(nèi)調(diào)制29-30
• 3.1.2 外調(diào)制30
• 3.2 基于高階邊帶掃頻的OFDR系統(tǒng)原理30-34
• 3.2.1 馬赫-增德爾電光調(diào)制器31-32
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方案原理32-34
• 3.3 基于高階邊帶掃頻的OFDR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)34-37
• 3.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖34-35
• 3.3.2 光纖布拉格光柵35-36
• 3.3.3 摻鉺光纖放大器36-37
• 3.4 基于高階邊帶掃頻的OFDR實(shí)驗(yàn)裝置37-40
• 3.5 基于高階邊帶掃頻的OFDR實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-47
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)光譜40-44
• 3.5.2 高空間分辨率測量結(jié)果44-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于四波混頻效應(yīng)的高空間分辨率OFDR48-68
• 4.1 四波混頻效應(yīng)48-51
• 4.1.1 四波混頻基本理論48-50
• 4.1.2 四波混頻的影響和應(yīng)用50-51
• 4.2 基于閑頻光掃頻的OFDR系統(tǒng)原理51-54
• 4.3 基于閑頻光掃頻的OFDR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)54-57
• 4.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖54-55
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置55-57
• 4.4 基于閑頻光掃頻的OFDR實(shí)驗(yàn)結(jié)果57-60
• 4.5 高空間分辨率OFDR系統(tǒng)分析60-66
• 4.5.1 基于高階邊帶掃頻OFDR分析60-62
• 4.5.2 基于閑頻光掃頻OFDR分析62-64
• 4.5.3 誤差分析及方案對(duì)比64-66
• 4.6 本章小結(jié)66-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 研究總結(jié)68-69
• 5.2 未來展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 縮略語表74-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文76-78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 畢衛(wèi)紅;劉銀;;Mach-Zehnder電光調(diào)制器產(chǎn)生多波長光源的實(shí)驗(yàn)研究[J];光電工程;2011年07期

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  本文關(guān)鍵詞：全光信號(hào)處理輔助的高空間分辨率OFDR技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：369268