环境温度宽范围变化对光纤布里渊频移的影响

搭建了光纤布里渊频移测量系统,实现了色散位移光纤20 ℃到820 ℃布里渊频移的测量,并对测量数据进行拟合. 在环境温度大范围变化时,目前采用的布里渊频移-温度一阶线性关系式对测量数据分析误差较大,针对这个问题,本文从纯石英光纤的结构特点和材料的物性系数出发,在分析光纤的热膨胀系数、光纤密度、折射率、弹性模量和泊松比与宽范围温度关系的基础上,根据布里渊频移与各物性参数的关系式理论推导了宽范围温度变化与布里渊频移之间的二次项关系式. 理论推导结果与实验数据基本符合,验证了理论分析的正确性,从而为光纤宽范围布 关键词： 光纤 高温传感 布里渊散射 布里渊频移     

基于布里渊散射信号检测的大气探测模型

以激光信号在传输介质中的布里渊散射频移量模型为基础,依据相关大气数据建立基于布里渊散射信号检测的大气探测模型。该模型中布里渊频移量只与大气高度相关,详细描述了低空大气范围内布里渊频移量的连续分布状态。结果表明在086 km的海拔高度范围内,大气的布里渊散射频移量分布在1.01.3 GHz之间。与有关数据相比,该模型与实际情况非常符合,同时具有很好的连续性和普适性。     

光子晶体光纤中去极化型声波导布里渊散射频移和散射效率研究

利用矢量有限元法,数值模拟了不同结构参数下光子晶体光纤中空气孔填充率与去极化型声波导布里渊散射频移的关系,以及布里渊散射频移与布里渊散射效率的关系。研究结果表明,空气孔填充率的增大会导致扭转径向模式的去极化型声波导布里渊散射频移下移。空气孔节距或纤芯直径一定时,高阶模式的频移对空气孔填充率的变化更为敏感。扭转径向模式的去极化型布里渊散射效率都随布里渊散射频移的增大而增大。     

光子晶体光纤中去极化型声波导布里渊散射频移和散射效率研究

利用矢量有限元法,数值模拟了不同结构参数下光子晶体光纤中空气孔填充率与去极化型声波导布里渊散射频移的关系,以及布里渊散射频移与布里渊散射效率的关系。研究结果表明,空气孔填充率的增大会导致扭转径向模式的去极化型声波导布里渊散射频移下移。空气孔节距或纤芯直径一定时,高阶模式的频移对空气孔填充率的变化更为敏感。扭转径向模式的去极化型布里渊散射效率都随布里渊散射频移的增大而增大。     

基于改进二次多项式拟合的布里渊频移快速高精度提取算法

为了在保证测量准确性的基础上提高基于布里渊散射的光纤分布式传感的实时性,对布里渊频移的快速、高精度提高算法进行了研究。实现了基于二次多项式拟合的布里渊频移提取算法和典型的基于洛伦兹、高斯、伪Voigt和Voigt模型的算法,采用光时域反射计(BOTDR)实测了一段长光纤上的布里渊谱,采用以上算法提取了对应的布里渊频移。计算结果表明,二次多项式拟合算法的计算速度明显快于以上经典算法,其计算耗时仅分别为以上经典算法的1.15%,1.80%,1.51%和0.51%,但计算误差明显大于经典算法,影响了其实际应用。以上结果与对应数值产生布里渊谱的计算结果吻合。为了提高该算法的计算准确性,系统研究了扫频范围、扫频点数、信噪比、线宽和扫频范围偏差对基于二次多项式的布里渊频移提取准确性的影响。结果表明:当扫频点数固定时随扫频范围增加布里渊频移误差先减少到最小值后逐渐增加,扫频点数固定时最佳扫频范围为1个线宽;扫频范围不变时随扫频点数和信噪比的增加布里渊频移误差分别成幂和指数规律减少;扫频范围与线宽比值不变及扫频点数不变时随线宽增加布里渊频移误差线性增大;随扫频范围偏差增加误差逐渐增大,实际用于拟合的谱信号尽量围绕布里渊频移左右对称。根据以上研究结果提出了一种用于布里渊频移快速提取的改进二次多项式拟合算法,该算法从测量得到布里渊谱中截取1倍线宽且关于最大增益对称的谱信号用于后续拟合,较之经典的谱拟合算法,改进算法不仅能大幅提高计算速度且计算准确性与经典算法相似。采用数值产生及实测布里渊谱的计算结果验证了所提出算法的有效性。提出的算法不仅能有效提高基于布里渊散射的光纤分布式传感的实时性。     

掺杂和结构对光纤中去极化型声波导布里渊散射频移与散射效率的影响

利用全矢量有限元法研究了单模光纤及光子晶体光纤中掺杂材料及浓度、光纤结构对去极化型声波导布里渊散射频移和散射效率的影响.结果表明增大包层掺氟浓度或纤芯掺锗浓度均会减小光纤布里渊频移,也会增大单模光纤散射效率.光子晶体光纤中整体掺氟浓度不变时,空气孔层数的增加会减小布里渊频移;而纤芯掺锗浓度不变时,随空气孔层数的增加TR2,3模式的布里渊频移增大,而TR2,7模式的布里渊频移减小.     

利用不同介质进行布里渊放大的研究

研究了受激布里渊散射振_放双池系统中振荡池和放大池选用不同种类介质的情况.理论分析 结果表明，当两种介质的布里渊频移接近，布里渊线宽有交叉时，系统仍具有放大作用.采 用CCl4作为放大池介质，CCl4/CS2的混合介质作为振荡池介质，利用Nd:YAG调Q 激光研究了布里渊频移的偏离对布里渊放大的影响，结果表明，当布里渊频移的偏离较小时 ，其种子光放大率和种子光脉宽压缩率仍然很大.采用CS2作为放大池介质，苯作为振荡池 介质，对振 放双池系统进行了实验研究，其种子光放大率达到44，种子光脉宽压缩率为 72，相位共轭保真度为98%，种子光放大率的稳定度小于3%. 关键词： 受激布里渊散射 布里渊放大 布里渊频移 布里渊线宽     

光纤移频分布式布里渊光纤传感技术

提出了一种利用布里渊光纤环形腔移频技术实现分布式光纤布里渊传感的方法.该方法基于布里渊光时域分析法原理,将一束单纵模运转激光器输出的激光分为两束;一束光入射布里渊光纤环形腔中产生窄线宽的受激布里渊散射光作为斯托克斯光,另一束光经过低频相位调制后作为泵浦光;斯托克斯光和泵浦光分别相向入射进入传感光纤,通过测量布里渊谱得到...     

光纤移频分布式布里渊光纤传感技术

提出了一种利用布里渊光纤环形腔移频技术实现分布式光纤布里渊传感的方法.该方法基于布里渊光时域分析法原理,将一束单纵模运转激光器输出的激光分为两束|一束光入射布里渊光纤环形腔中产生窄线宽的受激布里渊散射光作为斯托克斯光,另一束光经过低频相位调制后作为泵浦光|斯托克斯光和泵浦光分别相向入射进入传感光纤,通过测量布里渊谱得到光纤温度或应变.利用该方法可将十几GHz的微波频率转化为兆赫信号频率进行探测处理,仅需一台激光器,因此系统结构简单、成本低,还可减小激光器频率波动对测量准确度的影响.实验验证了该方法的可行性.     

间隔0.173nm的可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器

使用四端口环行器和可调谐滤波器,设计了一种间隔为双倍布里渊频移的多波长布里渊掺铒光纤激光器.该光纤激光器中使用的四端口环形器可以限制奇次阶斯托克斯光在腔内循环并耦合输出初始泵浦光和偶次阶斯托克斯光,而可调滤波器抑制环形腔所形成的自激振荡模,增加了激发多波长激光的功率,从而增加多波长输出个数及其调谐范围.在布里渊泵浦功率为8dBm、980nm泵浦功率为279mW时,实验获得波长间隔为0.173nm的6个波长的激光输出,输出激光的可调谐范围为28nm.     

A method to measure the Brillouin frequency shift of the medium through Brillouin amplification ratio

In order to measure the Brillouin frequency shift (BFS) of the medium, this paper proposes a method using mixtures in a two-cell stimulated Brillouin scattering system, which uses a medium to be measured as amplifier medium and a mixture medium as generator medium. The seed light from the generator gains effective amplification in the amplifier and the amplification ratio changes with the mixing fraction. Only when the BFS of the mixture medium is equal to that of the medium in the amplifier does the seed light obtain the maximum amplification ratio. The method has the advantage of independence of the wavelength of the incident light.     

A simple model of suppressing stimulated Brillouin scattering in optical fiber with frequency-modulated laser

A simple model is developed to study the mechanism of stimulated Brillouin scattering（SBS） suppression with frequency-modulated laser in optical fiber. By taking into account the laser frequency distribution along the fiber induced by frequency modulation, the average effective Brillouin gain is calculated to determine the SBS threshold. Experimental results show agreement with the numerical analysis. The application for SBS suppression in interferometric fiber sensing system is also discussed in this paper. The results show that the maximum input power can be increased effectively by frequency modulation method.     

0.16 nm spaced multi-wavelength Brillouin fiber laser in a figure-of-eight configuration

A stable and compact multi-wavelength Brillouin fiber laser (BFL) operating at room temperature is experimentally demonstrated using a 100 m long photonic crystal fiber (PCF) in conjunction with a figure-of-eight configuration. At a Brillouin pump (BP) level of 15.3 dBm, 7 simultaneous lines with 20 GHz or 0.16 nm line spacing is achieved by removing the odd-order Stokes lines. The anti-Stokes lines are also generated via four wave mixing process in the laser cavity. Compared with the Erbium-based multi-wavelength laser, this BFL has advantages in term of channel spacing and flexibility in the choice of operating wavelength. The output spectrum of the proposed BFL can be tuned by 80 nm, dependent on the availability of an appropriate BP source. The multi-wavelength BFL shows a good stability with power fluctuations of less than 0.5 dB over more than 3 h.     

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.     

利用电光强度调制器频移特性实现可调延迟

针对光纤通信系统中数据同步处理时对脉冲可调延迟的要求,提出了一种可调延迟器的结构设计方案。对电光强度调制器(EOIM)的光频移特性进行了研究,基于EOIM对各级边带和强度的调制作用,利用EOIM对受激布里渊散射慢光装置中的泵浦光进行强度调节,从而实现延迟量可调。建立了可调延迟的数学模型,通过实验研究分别得出了在一定微波调制功率下EOIM调制深度和直流偏置电压随脉冲延迟量的变化关系。从实验结果中可以看出:在引起失真的主要因素为零的情况下,当直流偏置电压为半波电压的1/2时,脉冲相对群延迟随调制深度的增大逐渐减小;当调制深度为1.39时,脉冲相对群延迟随直流偏置电压的增大逐渐增大,延迟量最大可达到未调制情况下的1.106倍,实现了较大范围的延迟量调节。     

Distributed strain measurement using a tellurite glass fiber with Brillouin optical correlation-domain reflectometry

A tellurite glass fiber with a high Brillouin gain was employed for distributed strain measurement with Brillouin optical correlation-domain reflectometry (BOCDR). First, the spatial resolution of BOCDR was evaluated using the tellurite fiber. With the high Brillouin gain of the fiber, it was confirmed clearly in the experiment that the spatial resolution is limited by the Rayleigh scattering-induced noise. Then, the dependence of the Brillouin frequency shift (BFS) on strain in the tellurite fiber was investigated, showing a negative dependence with a coefficient of −0.023 MHz/με. Using this tellurite fiber, the distribution of the BFS around a 1-cm strain-applied section was successfully measured with BOCDR of a nominal spatial resolution of 6 mm.