光脈沖壓縮反射儀中的噪聲機理分析和性能優(yōu)化.pdf

1、光纖反射測量技術(shù)在光纖通信網(wǎng)絡(luò)、深海探測、石油化工、工程建筑健康檢測、電力系統(tǒng)及航空航天等各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)可以有效的測量目標光纖中各位置的損耗、溫度浮動、應(yīng)力變化等信息。光纖反射測量技術(shù)中的光時域反射技術(shù)(OTDR)的原理與實驗簡單，但空間分辨率與探測范圍相互制約。光頻域反射技術(shù)(OFDR)利用寬帶調(diào)頻信號提升了空間分辨率，但探測范圍依然受到光源相干長度的制約。近年來，我們提出了一種新的光脈沖壓縮反射技術(shù)(OPCR)，克服

2、了OTDR中空間分辨率與探測范圍之間的限制，同時突破了激光相干長度對探測范圍的制約。
　　本文對OPCR中的不同光源相干長度和不同探測范圍受系統(tǒng)噪聲的影響進行系統(tǒng)的理論推導(dǎo)與仿真分析。通過數(shù)值仿真研究了OPCR系統(tǒng)中的各光電器件對系統(tǒng)性能的影響。實驗上進行系統(tǒng)優(yōu)化，其中包括采用窄線寬激光器、引入光放大器補償待測光纖的傳輸損失、增加光濾波器濾除有效信號外的雜波噪聲。將優(yōu)化后的實驗結(jié)構(gòu)運用于長距離光纖的探測。
　　本文主要內(nèi)容包

3、括以下幾個方面：
　　（1）理論分析
　　首先分析光脈沖壓縮反射儀光子鏈路中熱噪聲、散彈噪聲和相對強度噪聲的產(chǎn)生機理，然后針對光脈沖壓縮反射儀實驗系統(tǒng)中運用的各光電器件的工作機制進行分析其中包括單邊帶調(diào)制器、平衡光電探測器和摻鉺光纖放大器等，分析各光電器件對長距離光纖探測的影響。
　?。?）數(shù)值仿真
　　首先就不同光源相干長度和不同探測范圍受系統(tǒng)噪聲的影響進行系統(tǒng)的理論推導(dǎo)與仿真分析；其次就優(yōu)化后的OPCR系統(tǒng)中

4、各個光電器件的性能進行數(shù)值仿真；最后將各個光電器件的相關(guān)參數(shù)應(yīng)用到OPCR的仿真中用于分析各光電器件在OPCR光子鏈路中對動態(tài)范圍的影響。
　?。?）實驗驗證
　　搭建優(yōu)化后的OPCR系統(tǒng)實驗平臺驗證了理論推導(dǎo)與數(shù)值仿真的合理性。首先在延時非零拍自外差法的基礎(chǔ)上測量了窄線寬激光器與半導(dǎo)體激光器的線寬，就優(yōu)化后OPCR系統(tǒng)平臺采用窄線寬激光器在cm量級空間分辨率下對長距離光纖進行測量；其次就原OPCR系統(tǒng)平臺半導(dǎo)體激光器同樣在