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受激布里渊散射(SBS)自观测到以来,受到了广泛的关注和研究。作为光纤中发生的重要非线性效应,受激布里渊散射通过相对于入射泵浦波频率下移的斯托克斯波来表现。
受激布里渊散射是泵浦波,斯托克斯波和声学声子参与的非线性过程。当泵浦波,超过了布里渊散射的阈值后,泵浦波会通过声波的作用将大部分能量转化为斯托克斯波,所以,在光通信系统中要尽量避免布里渊散射的发生。但在一些情况下,却正需要利用受激布里渊散射来实现特定的应用。
本文设计的系统正是利用受激布里渊散射效应来实现分布式光线温度传感。当受激布里渊散射在光纤中发生时,其回返的斯托克斯波相对于入射的泵浦波频率下移,频率的偏移量与发生受激布里渊散射处的温度和应力存在对应关系,通过检测回返斯托克斯波的频率偏移量并结合OTDR原理,则可实现温度的监控和空间的定位。利用受激布里渊散射实现传感系统具有灵敏度高,传感距离长等优点。
本系统按照受激布里渊散射和OTDR的原理设计,系统包含:泵浦光的产生与斯托克斯波检测,高频处理,中频数字处理,终端程序与算法设计等。斯托克斯波频移的检测利用光域和电域的两次拍频实现,中频数字处理实现包含温度信息的信号的采样,存储和传输并通过当今虚拟仪器常用的USB接口传输给主机的终端处理程序利用适当的算法来对采集到的信号作处理,给出沿光纤分布的温度信息。