布里渊动态光栅原理及其在光纤传感中的应用

自从2007年布里渊动态光栅被首次提出用于实现光存储以来,该技术得到了国际上的广泛关注和研究.布里渊动态光栅本质上是由相干声波场激发的折射率光栅,一般情况下两束抽运光(频率差等于光纤的布里渊频移)以相同的偏振态从光纤两端注入到光纤中,通过受激布里渊散射效应激发出相干声波场,即形成布里渊动态光栅.光纤布里渊动态光栅因具有全光产生、参数灵活可控的优点,已被广泛研究应用于光纤传感、光纤特性表征、光存储、全光信号处理、微波光子学和高精度光谱分析等.本文分析布里渊动态光栅产生和探测原理,重点探讨在高性能分布式光纤传感上的应用,这些应用包括高灵敏度温度和应变分布式传感、温度和应变同时解调、分布式横向压力传感、分布式静压力(气压或液压)传感、高空间分辨率分布式传感和高精度光谱分析.     

用于动态应变测量的快速分布式布里渊光纤传感

近些年,分布式布里渊光纤传感因具有分布式应变和温度的测量能力,以及在结构健康监测领域的重要应用而受到广泛的研究。在多种传感方案中,布里渊光时域分析(BOTDA)技术具有信噪比好、空间分辨率高、传感距离远等优点,受到广泛关注。传统的BOTDA系统平均和扫频过程比较费时,只适宜进行静态或缓慢的应变测量。通过分析BOTDA系统的分布式传感原理,总结了限制其快速分布式传感测量的主要因素。针对这些限制因素,综述了近期快速BOTDA系统取得的一系列的进展,主要包括基于偏振补偿技术的快速BOTDA系统、基于光学捷变频技术的快速BOTDA系统、基于斜坡法的快速BOTDA系统、基于光学啁啾链的快速BOTDA系统、基于光学频率梳技术的快速BOTDA系统,指出通过单一或者多个新技术组合而成的快速BOTDA系统具有更好的性能和更广阔的应用前景。