布里渊散射信号仿真matlab代码,布里渊散射及BTDR原理.ppt
表明：在入射光场角频率两侧，对称分布着斯托克斯与反斯托克斯两部分散射谱线，其频移与声场的频移相等 * 斯托克斯、反斯托克斯光与入射光及声场之间的波矢关系: 入射光与反向移动的声场光栅作用,因多普勒效应使散射光頻率降低,形成斯托克斯光;入 射光与一个同向移动的声场光栅作用,使散射光频移率增大,形成反斯托克斯光。FF * 表明：布里渊散射光频移与散射角度相关。 在单模光纤中,除轴向传输模式外, 其它的模式都被抑制。前向散射角=0,即不发生布里渊散射;后向散射 所以光纤中的布里渊散射主要表现为后向散射光,而且布里渊频移与光纤介质折射率和声速相关。 * * 从光源发出的频率为ν0的光被分成探测光和参考光，其中参考光作为光学本振光。 对探测光采用声光调制器进行脉冲调制，然后采用光纤放大器 EDFA 将该信号功率放大到合适值。 当光在光纤中发生布里渊散射时，后向的布里渊散射光相对于原来的入射光产生一个布里渊频移。 该后向布里渊散射光和参考光由宽带光电二极管进行外差检测。此后，该信号被进一步放大， 并通过滤波去除直流成分和高次谐波。此时，输出信号只有差频项νB ，将其和微波本振产生的信号再次混频，得到基带信号。通过连续改变微波本振的频率，可构建布里渊频谱，对频谱进行洛仑兹曲线拟合可计算得到νB 。 * 布里渊散射及BOTDR 学号：学生： 光纤中的散射 布里渊散射 力学 量子物理学 分子由于布朗运动产生噪声，其压力差使折射率变化，对光产生自发散射。 压力差和折射率的周期性变化，光波和声波产生多普勒效应，使频率发生变化。 一个泵浦光子转换成一个新的频率较低的斯托克斯光子并同时产生一个新的声子。 一个泵浦光子吸收成一个声子的能量并转换成一个新的频率较高的反斯托克斯光子。 自发布里渊传感原理 假设光纤的入射光场和光纤中分子热运动引起的周期性压力扰动分别为： (1) (2) 光纤中散射光波场符合下述波动方程： (3) (4) (5) (6) 将(5)、(6)代入(4)，可得 (7) (8) 联立(1)、(2)和(8)式，可得 实际上，声波在光纤介质中的衰减特性使得布里渊散射谱具有一定的宽度，且呈现为洛仑兹曲线形态： 布里渊频移与温度和应变的关系 光纤中的声速： 布里渊强度与温度和应变的关系 频移、光功率随温度、应变的变化： 布里渊散射光频移会随着温度和光纤应变的上升而线性增加： fB=fB0+ f TT(℃)+ f εε(με) 布里渊散射光功率会随温度的上升而线性增加,随应变增加而线性下降： PB=PB0+ P TT(℃)+ P εε(με) 通过测量布里渊散射光频移和光功率，就可以求得被测点的温度和应变大小。 微波外差检测的 BOTDR 系统 谢谢！ * 拉曼散射：光学声子；布里渊：声学声子 * * * * * 拉曼散射：光学声子；布里渊：声学声子 * * * * 表明：在入射光场角频率两侧，对称分布着斯托克斯与反斯托克斯两部分散射谱线，其频移与声场的频移相等 * 斯托克斯、反斯托克斯光与入射光及声场之间的波矢关系: 入射光与反向移动的声场光栅作用,因多普勒效应使散射光頻率降低,形成斯托克斯光;入 射光与一个同向移动的声场光栅作用,使散射光频移率增大,形成反斯托克斯光。FF * 表明：布里渊散射光频移与散射角度相关。 在单模光纤中,除轴向传输模式外, 其它的模式都被抑制。前向散射角=0,即不发生布里渊散射;后向散射 所以光纤中的布里渊散射主要表现为后向散射光,而且布里渊频移与光纤介质折射率和声速相关。 * * 从光源发出的频率为ν0的光被分成探测光和参考光，其中参考光作为光学本振光。 对探测光采用声光调制器进行脉冲调制，然后采用光纤放大器 EDFA 将该信号功率放大到合适值。 当光在光纤中发生布里渊散射时，后向的布里渊散射光相对于原来的入射光产生一个布里渊频移。 该后向布里渊散射光和参考光由宽带光电二极管进行外差检测。此后，该信号被进一步放大， 并通过滤波去除直流成分和高次谐波。此时，输出信号只有差频项νB ，将其和微波本振产生的信号再次混频，得到基带信号。通过连续改变微波本振的频率，可构建布里渊频谱，对频谱进行洛仑兹曲线拟合可计算得到νB 。 *
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