脈沖編碼多模激光器BOTDR系統(tǒng)建模分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本文在闡述布里淵光時域反射(BOTDR)技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對光纖布里淵散射理論，包括自發(fā)布里淵散射和受激布里淵散射機(jī)理進(jìn)行了分析，同時介紹了利用布里淵頻移和強(qiáng)度實現(xiàn)溫度和應(yīng)變同時測量的原理。
　　研究了外差檢測脈沖編碼BOTDR系統(tǒng)，分別介紹了Golay碼、Simplex碼和CCPONS碼應(yīng)用于移頻外差檢測BOTDR系統(tǒng)的編解碼原理及編碼增益，用MATLAB對三種不同碼型編碼系統(tǒng)時域輸出信號進(jìn)行仿真對比，并對比分析了編碼長度和

2、疊加平均次數(shù)增加時的信噪比改善效果。
　　分別提出了基于窄譜DFB激光器單波長、三波長和多模FP激光器的APD外差檢測Golay編碼BOTDR系統(tǒng)，分析了三種系統(tǒng)編解碼原理及外差檢測原理，討論了光纖受激布里淵散射閾值對編碼長度的限制問題，并推導(dǎo)了系統(tǒng)信噪比的數(shù)學(xué)表達(dá)式；研究了系統(tǒng)信噪比與APD倍增因子、編碼長度和縱模數(shù)之間的相互制約關(guān)系，分別得到了APD最佳倍增因子、最佳編碼長度和最佳縱模數(shù)的表達(dá)式，選用帶寬為500 MHz的AP

3、D光電檢測器和峰值功率50 mW、脈沖寬度100 ns的入纖脈沖時，分別對提出的三種系統(tǒng)進(jìn)行建模分析和優(yōu)化設(shè)計并用MATLAB對系統(tǒng)性能進(jìn)行仿真驗證。
　　結(jié)果表明，為了實現(xiàn)高精度傳感，除了要考慮光纖受激布里淵散射對編碼長度的限制問題、信號功率過大造成的APD光電檢測器飽和的問題，還需根據(jù)實際系統(tǒng)考慮激光器類型、接收機(jī)帶寬等其他因素，權(quán)衡各個參數(shù)來確定最佳APD倍增因子、最佳編碼長度和最佳縱模數(shù)。對于單頻編碼BOTDR系統(tǒng)，選取A