基于双向拉曼放大的相位敏感光时域反射仪.pdfVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 4 (2013) 044212 基于双向拉曼放大的相位敏感光时域反射仪 † 王杰 贾新鸿 饶云江 吴慧娟 ( 电子科技大学通信与信息工程学院, 光纤传感与通信教育部重点实验室, 成都 611731 ) ( 2012年7月4 日收到; 2012年8月1 日收到修改稿) 报道了一种基于双向拉曼放大延长相位敏感光时域反射仪分布式光纤传感系统传感距离的方法. 利用双向拉 曼抽运对信号光进行拉曼放大, 补偿了光纤传输损耗. 实验表明, 该方法提高了整个传感光纤上信号光的分布均匀 性, 实现了74 km 的超长传感距离和20 m 的空间分辨率, 同时, 试验了不同信号光入纤功率和抽运功率对基于双向 拉曼放大的相位敏感光时域反射仪系统的影响. 关键词: 相位敏感光时域反射仪, 分布式光纤传感, 拉曼放大 PACS: 42.65.Dr, 42.65.Es, 42.81.Cn, 42.81.Pa DOI: 10.7498/aps.62.044212 合小波分析方法降噪, 实现了传感距离8 km, 空间 1 引言 6 分辨率100 m 的分布式光纤围栏入侵监测系统 . 拉曼放大技术由于能够灵活控制增益带宽和 近年来, 基于相位敏感光时域反射仪 (Φ- 增益波段在长距离光纤传输系统中得到广泛应 OTDR) 的分布式光纤传感器(DOFS) 得到了广泛 用79 . 为进一步延长Φ-OTDR 系统的传感距离和 的研究和应用, 特别是在安防领域的入侵监测和定 位14 . 与传统的传感器相比, 基于Φ-OTDR 的分 提高其空间分辨率, 本文研究了基于双向拉曼分布 布式传感系统具高灵敏度、长距离监测、抗电磁 式放大技术的Φ-OTDR 传感系统, 有效克服了传统 干扰、低成本以及传输介质即为传感介质等诸多 集中式掺铒光纤放大器(EDFA) 放大存在的问题, 优点. 提高了整个光纤链路信号光的均匀分布性, 实现了 对基于Φ-OTDR 的DOFS 研究主要集中于延 74 km 的传感距离和20 m 的空间分辨率. 2 长传感距离和提高空间分辨率. Park 等 使用线宽 为50 kHz 的半导体环形激光器和声光调制器, 获得 了6 km 的传感距离和400 m 的空间分辨率. Juarez 2 原理 3 等 结合掺铒光纤和一对光纤布拉格光栅形成的 Fabry-Perot 腔, 产生了具有窄线宽( 3 kHz) 和低 Φ-OTDR 与传统的光时域反射仪(OTDR) 一 频率漂移的光纤激光, 并结合电光调制器, 实现了 样, 光脉冲从光纤的一端注入, 用探测器探测后向 传感距离 19 km 和空间分辨率 100 m 的分布式光 瑞利散射信号. 不同的是注入Φ-OTDR 系统的光是 4 高度相干的, 因此该系统的输出就是脉冲宽度区域 纤入侵传感系统. Lu 等 报道了一种基于相干探 测的Φ-OTDR 分布式震动传感系统, 获得了1.2 km 内反射回来的瑞利散射光相干干涉结果. 如果光纤 的传感距离和5 m 的空间分辨率. 近年来本实验对 链路的某一位置受