基于分區(qū)型分布式放大技術(shù)的長距離Φ-OTDR.pdf

1、相位敏感型光時(shí)域反射儀（Φ-OTDR）利用光脈沖在光纖中產(chǎn)生的瑞利散射效應(yīng)，可實(shí)時(shí)感知光纖鏈路上每一點(diǎn)的微小擾動(dòng)，在周界安防、地震波檢測(cè)、管道安全監(jiān)測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域具有非常突出的優(yōu)勢(shì)。傳感距離是分布式光纖傳感系統(tǒng)非常重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，傳感光纖中信號(hào)光強(qiáng)度隨著光纖長度的延長呈指數(shù)衰減（傳感距離每增加1km，經(jīng)過往返后的信號(hào)光強(qiáng)度下降約0.4dB），因而傳感距離受到了極大的限制。為了延伸Φ-OTDR等分布式光纖傳感系統(tǒng)的傳感距離，人們研究了各

2、種不同的光放大方式，取得很多有價(jià)值的成果。
　　本文提出了一種新型的分區(qū)型分布式放大（HDA）方案，結(jié)合使用了三種不同的泵浦方式，把Φ-OTDR的傳感距離延長到了175km（往返光纖損耗約為70dB）：基于隨機(jī)光纖激光的二階拉曼泵浦主要為整個(gè)傳感光纖的前一半提供放大作用，然后反向傳播的布里淵泵浦為接下來的50km光纖中探測(cè)脈沖光提供了主導(dǎo)性的放大作用，最后余下的約37km光纖中的信號(hào)光則主要由一階拉曼泵浦來放大。需要特別指出的是，

3、一階拉曼泵浦的另一個(gè)作用是把布里淵泵浦能量從整個(gè)傳感光纖的遠(yuǎn)端推向近端。在本文中，為了分析采用HDA方案的OTDR，建立了數(shù)值理論模型進(jìn)行仿真分析。然后，結(jié)合使用 HDA技術(shù)及外差探測(cè)技術(shù)，搭建了一套Φ-OTDR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將系統(tǒng)傳感距離達(dá)到了創(chuàng)世界紀(jì)錄的175km，空間分辨率為25m，驗(yàn)證了HDA技術(shù)的有效性。
　　Φ-OTDR等分布式光纖傳感系統(tǒng)中所需要提供給聲光驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)為數(shù)字脈沖信號(hào)，而市面上的商用信號(hào)發(fā)生器往往并無針對(duì)性