遠程光纖感測系統前向拉曼與MI耦合機制及噪聲抑制技術

《遠程光纖感測系統前向拉曼與MI耦合機制及噪聲抑制技術》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由曹春燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：遠程光纖感測系統前向拉曼與MI耦合機制及噪聲抑制技術
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：曹春燕
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

課題以最大限度地利甩甩熱用正向拉曼光放大（DFRA）增益，提升干涉型光纖感測器無中繼光傳輸距離為目標，探索DFRA與調製不穩定型（MI）的相互耦合機制及噪聲抑制機理。考慮到彈性與非彈性非線性效應共存而使經典的非線性薛丁格方程不再適用，課題擬將分散式拉曼增益作為連線穩態多波耦合方程組和瞬態非線性薛丁格方程的紐帶，建立同時考慮振幅和相位的彈性與非彈性效應相統一的耦合模型。在此基礎上，考察影響DFRA增益、MI閾值和譜形的內在物理機制，並將高信噪比信號光注入、主糠樂退相干的光場偏振正交注入等MI抑制手段運用於光纖傳雅槳鑽漿感系統。通過研究MI噪聲與干涉相位噪聲的轉換關係，建立系統噪聲的綜合評價體系，對MI抑制效果進行評估，最終解決系統的參數最佳化設計問題。課題的研究將為進一步推動大規模遠程無中繼光纖感測網路系統的實用化奠定基礎。

結題摘要

干涉型汽店頸戰光纖感測器遠程無中繼傳輸系統具有全光傳輸低成本、可靠性高等優點，在水聲探測、地震勘探、周界安防等領域具有廣闊的套用前景。本項目針對遠程模擬光傳輸系統非線性噪聲激增和光功率受限等問題，以最大限度利用前向分散式拉曼光放大（DFRA）增雄槓益、提升傳輸距離為目標，研究了遠程傳輸非彈性非線性效應的存在對彈性非線性效應的影響，基於穩態的拉曼耦合方程和修改的薛定鄂方程，建立了包含調製不穩定性（MI）和前向DFRA的理論模型，結合實驗驗證獲得修正的MI閾值及邊帶特性；研究了MI引起的FPU（Fermi-Pasta-Ulam）效應，通過分析中心頻率光功率波動與MI邊帶波動的關係，獲得了MI強度噪聲向干涉相位噪聲的轉化機制；通戒和囑過相干種子注入方案使遠程干涉型光纖感測系統的MI閾值增加4.77dB，相位噪聲抑制達25dB；研究了DFRA的分散式ASE噪聲及泵浦源強度噪聲引入的感測器相位噪聲特性，採用前向二階DFRA方案獲得了優於一階DFRA增益3dB的結果；提出近程非平衡匹配干涉、多波長錯峰輸出等光學結構，通過系統參數最佳化設計，實現了遠程光傳輸線性噪聲、非線性噪聲以及光路拾音等噪聲的綜合抑制。項目的研究成果為推動霉敬灶大規模光纖遠程感測網路的實際套用奠定了基礎，具有重要的套用前景。