分子吸收池在水中布里渊散射边缘探测技术中的应用

在用边缘探测技术测量水中的布里渊散射信号方法中,碘分子吸收池作为边缘滤波器探测水中的布里渊散射频移,2个相同的溴分子吸收池,一个作为带阻滤波器吸收瑞利散射信号,另一个用于激光器的稳频,提高了布里渊频移的探测精度.     

水中微弱光散射布里渊频谱选择性光放大研究

提出利用布里渊放大技术对水中微弱光散射信号进行频谱选择性光放大的方法.根据频率失谐布里渊放大理论模型，分析了Stokes种子光的线宽及频率失谐对布里渊放大的影响，研究了种子光放大率随水温及其功率密度变化的规律，理论和实验符合较好.研究表明，相同频率失谐时，线宽较大的种子光信号放大率更高.选取20℃的CS₂为放大介质，不同温度海水产生的Stokes种子光信号均能得到有效的布里渊放大.相同抽运光功率密度情况下，种子光的放大率随其功率密度的增加而减小，当种子光能量约为5μJ时，其放大率达10²以上.     

布里渊散射及其在激光雷达中的应用

在简要介绍布里渊散射的基本性质的基础上,重点介绍了布里渊散射在激光雷达中的应用。主要分析了布里渊散射在水中声速测量、粘滞系数的测量和水中目标探测方面的原理和技术实现。     

水中受激布里渊散射阈值的研究

在对水中受激布里渊散射阈值的研究中,针对传统定义上的不足,提出一种新的定义和新的测量方法.测量了不同能量的光束在不同长度的水介质中传输,在宽线宽和窄线宽情况下水的衰减系数.通过水的衰减系数的变化来确定不同情况下受激布里渊散射的阈值.试验发现,水中的受激布里渊阈值在理想稳态和理想瞬态下是一个常数,只与泵浦激光和介质属性有关,和介质长度无关;在中间情况下,受激布里渊阈值是否与介质长度有关,还要根据具体情况来分析.     

受激布里渊散射对激光在水中衰减特性的影响

测量了不同能量的光束,通过不同长度的水介质在窄线宽与宽线宽两种情况下的衰减系数,研究了受激布里渊散射对激光在水中衰减特性的影响.结果发现,激光光束在水中传播时的衰减系数与激光光强和线宽有关,而不是通常情况下所认为的常数.还从理论上进行了分析. 关键词： 衰减系数 受激布里渊散射     

用碘分子共振吸收滤波器精确测量水中的布里渊散射频移

提出了一种基于分子共振吸收滤波技术的水中布里渊散射频移的探测方法——边缘探测方法。利用碘分子在水中的布里渊散射光谱范围内的两个对称的吸收峰,可以对光在水中的布里渊散射频移实现高精度的实时测量。对这一方法的原理进行了分析,给出了可用于实际测量的探测系统,并给出了用此系统得到的实验测量结果。还分析了测量系统的固有误差及测量灵敏度。结果表明,这一新方法与常规探测方法(如扫描干涉仪法)相比,具有实时性好、灵敏度高、测量精度高等突出的优点。     

布里渊光时域分析传感器的消偏振衰落技术

在布里渊光时域分析(BOTDA)光纤传感器中,由于受激布里渊散射的偏振相关性的影响,激励光和探测光的偏振态随机变化引起的信号起伏严重影响布里渊散射光信号的稳定测量。通过建立与偏振态有关的激励光和探测光的耦合方程,推导出接收探测光光强关于激励光和探测光偏振态的理论公式,并由此提出偏振扩展接收技术。理论分析表明,偏振扩展接收技术可以有效地抑制偏振相关信号衰落。通过对耦合方程进行模拟,验证了理论分析的正确性和偏振扩展接收技术的可行性。最后给出了采用偏振扩展接收的布里渊光时域分析实验结果,与理论分析和模拟具有较好的一致性。     

一种利用混合介质测量SBS介质布里渊线宽的方法

提出了一种利用双池受激布里渊散射(SBS)系统选用混合介质,进而测量SBS介质布里渊线宽的方法.在紧凑双池SBS系统的放大池中放入待测介质,在振荡池中放入布里渊频移可调的混合介质,测出放大池待测介质增益系数随布里渊频移偏离的洛伦兹曲线,该曲线半高处的线宽即为待测介质的布里渊线宽.实验上在Nd:YAG调Q激光系统中,选用CCl₄/C₆H₆混合介质,测量了四氯乙烯(C₂Cl₄)、六氯丁二烯(C_{关键词： 受激布里渊散射 混合介质 布里渊线宽}     

受激布里渊散射对激光在水中衰减特性的影响

测量了不同能量的光束，通过不同长度的水介质在窄线宽与宽线宽两种情况下的衰减系数，研究了受激布里渊散射对激光在水中衰减特性的影响.结果发现，激光光束在水中传播时的衰减系数与激光光强和线宽有关，而不是通常情况下所认为的常数.还从理论上进行了分析.     

基于激光布里渊散射的高速气流测试技术

激光布里渊散射是由介质密度涨落引起的一种非弹性散射现象,其散射谱特征参数（频移、线宽）取决于散射角和散射介质压强、温度等参数,通过探测高速气流激光布里渊散射谱,可反演获得高速气流压强、温度等参数。介绍了基于激光布里渊散射原理的高速气流参数测试原理,设计了一种基于法布里 珀罗干涉仪的高速气流参数测试装置,搭建实验平台获取了高速氮气气流的激光布里渊散射谱。实验结果表明,通过激光布里渊散射谱获得的高速气流压强、温度值与理论值相对误差在15%以内。     

Calibration of edge technique considering variation of Brillouin line width at different temperatures of water

Edge technique is a sensitive and accurate technique for measuring Brillouin shift in water. Calibration is necessary in its applications in remote sensing of the ocean. In previous works, the normalized signal was calibrated without considering the change of Brillouin line width under different temperatures of the water. In this work, the normalized signal of edge technique was re-calibrated basing on temperature dependence of the line width of Brillouin scattering in water. A more accurate relationship between Brillouin shift and the normalized signal was obtained. PACS 42.68.Wt; 42.79.Qx; 78.35.+c     

用布里渊散射测量水的体粘滞系数

提出了一种直接测量水的体粘滞系数的实验方法－布里渊散射方法,通过分析剪切粘滞系数和体粘滞系数与布里渊散射线宽的关系,得到了布里渊散射线宽和频移与水的体粘滞系数关系的公式,建立了实验测量水的体粘滞系数的基础,给出了不同温度下水的体粘滞系数的实验测量结果,估算了这种方法的测量误差,实验和理论分析都表明这是一种直接测量水的体粘滞系数的快速而精确的方法。     

一个新型的基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪BOTDR系统

报道了新型的分布式传感测量布里渊光时域反射(BOTDR)系统.布里渊散射频移和强度均依赖于温度和应变,因此,BOTDR利用光纤中的自发布里渊散射作为测量信号可以实现分布式温度和应变测量.在BOTDR中,光源采用窄谱半导体激光器,并由声光调制器调制成脉冲光,经掺铒光纤放大器放大后,注入测试光纤以产生自发布里渊散射.利用双通Mach-Zehnder干涉仪分离光纤背向散射中的自发布里渊散射与瑞利散射信号,实现了自发布里渊散射的直接检测.实验结果表明基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪BOTDR方案是可行的.     

振放双池受激布里渊散射相位共轭镜的脉冲波形研究

受激布里渊散射应用到激光驱动器中，就要考虑脉冲的变形。针对上升前沿２ｎｓ的毫 秒泵浦脉冲，在其脉冲前沿根部引入缓慢上升的的预脉冲后，研究振放双池受激布里渊散射相位共轭镜所产生的受激布里渊散射脉冲波形。     

A new method to eliminate the influence of the backward defect infection and the position-dependent of the coefficient on distributed Brillouin fiber sensor

Two theoretical problems associated with the measurement of temperature or strain from the normalized power of Brillouin signal in a distributed fiber sensor are studied. One problem is the position-dependent of the coefficient relating the Brillouin power to the local temperature or strain. The other problem is the backward infection of the defect (local temperature or strain change). These two problems will degrade the measurement accuracy of a distributed Brillouin fiber sensor by changing the distribution of pump power. To eliminate these two problems, new reference functions are proposed to normalize the Brillouin signal. Simulation results by using fourth-order Runge-Kutta algorithm show that these new reference functions can eliminate the influence of these two problems on distributed Brillouin fiber sensor.     

基于宽带光源和自外差检测的布里渊光时域反射温度传感系统

为简化系统结构、减小相干瑞利噪声对系统性能的影响,提出了一种采用宽带光源的瑞利和布里渊散射自外差检测布里渊光时域反射温度传感系统.分析了瑞利和布里渊自外差检测原理,研究了布里渊频移和自外差信号功率与光纤温度和应变的关系.设计并搭建采用宽带光源的自外差检测布里渊光时域反射温度传感系统,获得了常温下沿光纤分布的自外差信号功率谱及不同温度时加温段光纤的功率谱,验证了布里渊频移和自外差信号相对功率变化随温度的线性增加关系.通过实验数据获得的布里渊频移和相对功率变化的温度系数分别为1.07±0.01MHz/℃和(0.37±0.09)%/℃.本文的研究结果为基于瑞利和布里渊自外差检测布里渊光时域反射传感系统的温度和应变同时测量提供了理论和实验依据.     

基于光相干外差检测的布里渊散射DOFS的研究

对布里渊散射分布式光纤传感器(DOFS)检测原理进行了分析, 针对布里渊散射光信号的特点, 应用光相干和外差技术来检测布里渊散射光信号. 具体采用微波电光调制产生频率可调的参考光, 和布里渊散射光进行相干检测, 根据布里渊频移特性取出布里渊散射光信号, 从而得到分布式传感信号. 分别实现了25 km光纤的分布式温度和应变传感, 达到3℃的温度分辨率、100 με的应变分辨率和10 m的空间分辨率.     

分布式光纤布里渊散射温度传感实验系统

提出一种基于布里渊光时域反射计法的分布式光纤布里渊散射温度传感系统.光源采用窄谱半导体激光器.声光调制器将光源调制成窄脉冲,并由高增益光纤放大器放大,产生高功率光脉冲信号,提高了自发布里渊散射信号的强度.采用双通马赫-曾德干涉仪将布里渊散射从瑞利散射中分离出来,在一段4.25 km长的光纤上进行分布式温度传感的实验研究.双通马赫-曾德干涉仪对瑞利散射进行了很好的抑制,得到了比较纯净的随温度变化的布里渊散射信号.     

Distributed Brillouin fiber sensing based on spectrum line fitting and wavelet packet denoising

A novel signal processing method is proposed to improve the spatial resolution, frequency resolution and dynamic characteristics of BOTDR. For the BOTDR system with 50 ns pump pulse, by using spectrum line fitting technology based on Levenberg-Marquardt (LM) algorithm, the spatial resolution is improved from 5 m to 5 cm. Combination of LM fitting algorithm, a large frequency scanning interval is adopted without sacrificing measurement accuracy of the BOTDR system. It reduces the number of sampling points of Brillouin spectrum significantly. So, the fitting speed is improved greatly. This is the first time using a large scan interval to increase the spectrum line fitting speed. To improve the fitting speed, the difference between the reference and measured spectrum is used to estimate the variation of Brillouin frequency shift. The measured amplitude of Brillouin spectrum is used to estimate the width of region strain occurred. Finally, by using wavelet packet denoising technology, the spectra containing noise are fitted successfully.     

光学单池中受激布里渊散射的双光束共轴放大

介绍了一种在单池中实现受激布里渊散射双光束共轴放大的方法,能够在单一光学池中同时实现受激布里渊散射的产生和放大.相比于传统的双池放大技术,这种方法具有结构简单、信号损失小的优点.对于激光雷达等无法采用双池放大的实际应用领域,单池放大技术更是一种必要的方法. 关键词： 受激布里渊散射 放大 光学单池