本文介绍了基于受激布里渊散射(SBS)的布里渊光时域分析(BOTDA)原理与研究现状;针对布里渊响应恒定的DBA(分布式布里渊放大)-BOTDA系统中,传感距离远超50 km时,所需泵浦功率显著增大,且随待测光纤长度呈指数增长的问题,提出并实验展示了多常数带宽的泵浦调制新方案;进一步提出直接探测注入锁定(IL)双带宽泵浦的新思路,不仅很好地补偿了超长光纤损耗,并且引入注入锁定避免了调幅(AM)噪声的影响,同时基于调频(FM)泵浦直接解调有效抑制了非局域效应。此外,实现了基于频率梳泵浦并行解调的长距离DBA-BOTDA相位谱快速测量。具体工作总结如下:(1)提出多常数带宽的泵浦调制新方案。传统的基于均匀带宽调制的DBA-BOTDA系统存在由于泵浦损耗导致的大范围低信噪比区域;而基于指数带宽/强度调制的DBA-BOTDA尽管可实现常数布里渊响应,但所需泵浦功率随着传感距离呈指数增长。针对上述问题,我们提出一种基于多带宽泵浦调制的DBA-BOTDA新结构。与指数带宽/强度调制相比,泵浦效率可提升~9dB。与传统的DBA-BOTDA相比,实验展示了>4.6dB信噪比(SNR)增强(8dBm泵浦,~98.9km传感距离)。在不使用光脉冲编码(OPC)情况下,实现了<2 MHz布里渊频移(BFS)测量不确定度,~5 m空间分辨率和平坦的传感信号分布。该方法可在不牺牲泵浦效率前提下,延长DBA-BOTDA传感距离。(2)寄生AM噪声是影响带宽调制DBA-BOTDA系统SNR的关键因素之一。针对此问题,提出一种直接解调注入锁定(IL)双带宽泵浦的DBA-BOTDA新思路。IL可以完美地抑制寄生AM噪声的影响;双带宽泵浦可以实现自适应脉冲损耗补偿,从而极大地增强超长光纤的SNR平坦度;直接泵浦解调可以克服非局域效应,使探测输入功率相比传统的长距离BOTDA提高~20.4dB(~10.4 dBm泵浦功率)。仅使用100次平均,实现了~148.3km传感距离与~5m空间分辨率,在相当宽的范围内(~131.7km)BFS标准差小于~1MHz。平均次数比传统的长距离BOTDA减少10倍以上(未利用耗时的OPC与图像去噪)。(3)实现了基于频率梳泵浦并行解调的矢量DBA-BOTDA传感系统布里渊相位谱(BPS)快速测量。此方案中本振(LO)光频率接近单边带(SSB)频率梳泵浦,从而避免了我们之前工作中接收端微波源相位噪声的影响。结合251位循环码以减少泵浦消耗的影响,以及对数线性化以抑制非线性放大,实现了~98.9 km传感距离与~6.5m空间分辨率。单独测量布里渊增益谱(BGS)和BPS时,所得BFS的STD除连接区域外均在~3MHz以内。利用BGS和BPS的平均,可将BFS的STD降低到2MHz以内。该工作对于实现长距离BOTDA传感的快速测量与SNR提升具有一定的参考价值。