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拉曼WDM的应用有哪些?
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摘要:分布式光纤传感技术 光纤传感技术是1970年代随着光纤通信技术的发展迅速发展起来的一种新型传感技术。光波是载体,光纤是传感和传输外界测量信号的介质。与传统传感器相比,光
分布式光纤传感技术
光纤传感技术是1970年代随着光纤通信技术的发展迅速发展起来的一种新型传感技术。光波是载体,光纤是传感和传输外界测量信号的介质。与传统传感器相比,光纤传感器具有测量灵敏度高、抗电磁干扰、抗辐射、耐高压、耐腐蚀、体积小、重量轻、适应恶劣环境等诸多优点,光纤元件本身既是检测元件又是传输元件。 ,可在光纤干线上连接多个光纤传感单元,组成大规模遥感系统,进行分布式监测测量。
分布式光纤传感技术具有提取大范围测量场分布信息的能力,可以解决当前测量领域的诸多问题。因此,它具有巨大的应用潜力。在他30多年的研究中,产生了一系列传感机构和测量系统。分布式光纤传感技术取得了长足的发展,并在以下三个方面取得了突破: (1) 基于瑞利散射的分布式光纤传感技术; (2) 基于拉曼散射传感技术的分布式光纤传输; (3) 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术。基于瑞利散射的分布式光纤传感技术常用于检测光纤的断点和衰减特性。基于拉曼散射的分布式光纤传感技术主要用于温度测量。这两项技术已经成熟,已经具备实用性。基于布里渊散射的分布式光纤传感技术可实现温度和应变的同时测量,具有较高的测量精度和空间分辨率。该技术凭借其抗电磁干扰、远距离监测、灵敏度高等优点。复合架空地线(OPGW)和全介质自承式(ADSS)光缆监测、油气管道泄漏、发电厂、变电站、高压电缆高压设??备的温度监测、健康大型混凝土结构的诊断具有广阔的应用前景,受到国内外的广泛关注和研究。
基本原理
接下来介绍拉曼波分复用器件在拉曼散射分布式光学中的应用光纤传输。在传感技术中的几种应用。首先让我们了解一下拉曼散射分布式光纤传感技术的原理:
瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射
一束光注入光纤会引起三种散射产生不同频移的光,瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。光纤中三种散射光的光谱如图1所示。光纤中的瑞利散射是一种弹性光散射。散射光的波长等于入射光的波长,没有频率变化。利用瑞利散射和光时域反射原理设计的光时域反射仪(OTDR仪器)可用于光纤参数的测量;光纤中布里渊散射的本质是入射光与声学声子相互作用的非弹性散射,布里渊散射谱频移为11GHz,基于光纤布里渊散射开发的光纤应变传感器已开始实际应用工程项目;光纤拉曼散射是入射光与光纤本身的光学声子相互作用或吸收,将声子转换为频率较高的散射光,或将发射的声子转换为频率较低的散射光。
应用实例?
实例1:集成光纤拉曼放大器的分布式光纤温度传感器< /p>
集成光纤拉曼放大器
集成光纤拉曼放大器的远程分布式光纤拉曼光子温度传感器系统是基于光纤受激拉曼散射和光纤反斯托克斯拉曼散射融合原理和波长原理分复用利用光纤的固有特性,光纤受激拉曼散射的放大原理,光纤的反斯托克斯拉曼散射波强度受光纤温度调制的原理,以及光时域反射原理。泵浦光纤激光器通过泵浦信号光纤波分复用器与1×2光纤双向耦合器相连,一端与50km光纤相连。光纤的反向瑞利散射光、斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射光通过光纤的另一端1×2双工耦合器连接到光纤光栅窄带反射滤光片,斯托克斯光粗波分复用器与反斯托克斯拉曼散射光,再接高隔离斯托克斯散射光和反斯托克斯拉曼散射光滤光片,分别接光电雪崩二极管,分布式光纤温度传感器与光纤拉曼集成放大器转换成模拟电信号并放大,测量两者的强度比,得到光纤各点的温度信息。
示例2:采用脉冲编码技术的分布式光纤拉曼温度传感器
采用脉冲编解码的分布式光纤拉曼温度传感器如图4所示。 S矩阵转换,利用光纤拉曼光强的温度调制效应和光时域反射原理,对分布式光纤测温系统进行光纤在线定位和测温。包括光纤耦合高速多脉冲激光发射机、集成光纤波分复用器、光纤温度采样环路、本征测温光纤、两个光电接收放大模块、编解码和解调数字信号处理器、数字温度检测器和PC机。该传感器采用了新颖的多比特激光脉冲序列编解码技术,在相同的测量时间下可以获得更好的信噪比,并增加发射光子的数量。缩小激光脉冲宽度可以提高空间分辨率。激光脉冲峰值功率需求的降低可以有效防止光纤的非线性效应。
文章来源:《光谱学与光谱分析》 网址: http://www.gpxygpfxzz.cn/zonghexinwen/2021/0707/438.html