光脈沖壓縮反射儀中的噪聲機理分析和性能優(yōu)化.pdf

1、光纖反射測量技術在光纖通信網(wǎng)絡、深海探測、石油化工、工程建筑健康檢測、電力系統(tǒng)及航空航天等各領域得到了廣泛的應用。該技術可以有效的測量目標光纖中各位置的損耗、溫度浮動、應力變化等信息。光纖反射測量技術中的光時域反射技術(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(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(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)化后的實驗結構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：
　?。?）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。
　　（2）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參數(shù)應用到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上測量了窄線寬激光器與半導體激光器的線寬，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)平臺半導體激光器同樣在