基于桥式EDFA的BOTDR系统信噪比改善的研究

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基于布里渊光时域反射技术的分布式光纤传感技术,可以获得空间和时间上连续的物理信息,具有高空间分辨率和温度分辨率、长传感距离等优点,因而有广泛的研究和应用价值。本文对基于相干检测的自发布里渊分布式光纤传感器的信噪比提高展开了研究,详细分析了对基于自发布里渊的分布式光纤传感器性能影响的因素,其中最主要的影响因素——自发布里渊散射光很微弱,探索了对自发布里渊散射光实现放大的方法。主要研究工作如下:首先,介绍了布里渊散射产生的机理,研究了基于布里渊效应进行温度和应变传感的基本理论,探讨了直接和相干检测方式,分析了影响系统信噪比的因素。其次,对桥式EDFA的性能评估的重要参数的计算法方法进行分析,并且分析设计思想和进行仿真测试。介绍拉曼放大器放大自发布里渊散射光的原理以及波长参数选择的理由,并且分析系统选择同向泵浦结构的原因。再次,对设计和选择的前置EDFA和光纤拉曼放大器进行实验研究,测试前置EDFA的性能参数,比较分析同向泵浦、反向泵浦的桥式EDFA和单级EDFA,选出最优的前置EDFA结构。对比分析光纤拉曼放大器和前置EDFA放大效果的特点。最后,利用基于电光移频的布里渊光时域反射分布式光纤传感系统,结合本文所研究的放大自发布里渊散射刚方法,进行了分布式温度测量,测试了整个系统的空间分辨率。从系统中的每个仪器的稳定性和基于相干检测的BOTDR的数据处理部分的参数的设置两部分对系统信噪比产生的影响进行分析。从理论上分析了信噪比的测量并分析了自相干检测系统中噪声的主要来源。并且对系统不加前置EDFA和加入前置EDFA的前后信噪比的进行了实验研究和加温实验测试。
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