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拉曼WDM的應(yīng)用有哪些？ 光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型傳感技術(shù)，它以光波為載體、光纖為媒質(zhì)感知和傳輸外界被測量信號。與常規(guī)傳感器相比，光纖傳感器具有測量靈敏度高、抗電磁干擾、抗輻射、耐高壓、耐腐蝕、體積小、重量輕、適應(yīng)惡劣環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且光纖元件本身既是探測元件又是傳輸元件，可以在光纖干線上連接許多光纖傳感單元組成大范圍的遙感系統(tǒng)，進(jìn)行分布式監(jiān)測與測量。 分布式光纖傳感技術(shù)具有提取大范圍被測場分布信息的能力，能夠解決目前測量領(lǐng)域的眾多難題，因此，具有巨大的應(yīng)用潛力。在其三十余年的研究中，產(chǎn)生了一系列傳感機(jī)理和測量系統(tǒng)。分布式光纖傳感技術(shù)取得了相當(dāng)大的發(fā)展，并在以下三個(gè)方面取得了突破：(1)基于瑞利散射的分布式光纖傳感技術(shù)；(2)基于拉曼散射的分布式光纖傳感技術(shù)；(3)基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)。基于瑞利散射的分布式光纖傳感技術(shù)常用來檢測光纖的斷點(diǎn)及衰減特性，基于拉曼散射的分布式光纖傳感技術(shù)主要用于溫度測量，這兩種技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，并已經(jīng)實(shí)用化。基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度和應(yīng)變的同時(shí)測量，且測量精度、空間分辨率較高，該技術(shù)憑借其抗電磁干擾、長距離監(jiān)測、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，在光纖復(fù)合架空地線（OPGW）和全介質(zhì)自承式（ADSS）光纜監(jiān)測、石油天然氣管道泄露及發(fā)電廠、變電站高壓設(shè)備、高壓電纜的溫度監(jiān)測，以及大型混凝土結(jié)構(gòu)的健康診斷方面具有廣闊的應(yīng)用前景，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注與研究。 基本原理 下面我們將介紹拉曼WDM器件在拉曼散射分布式光纖傳感技術(shù)中的幾種應(yīng)用。首先，讓我們來了解一下拉曼散射分布式光纖傳感技術(shù)的原理：  一束光注入到光纖中會產(chǎn)生三種不同頻移的散射光，瑞利散射、布里淵散射和拉曼散射，光纖中三種散射光的頻譜如圖1所示。光纖中的瑞利散射是一種彈性光散射，散射光波長等于入射光波長，無頻率變化。利用瑞利散射和光時(shí)域反射原理設(shè)計(jì)的光時(shí)域反射計(jì)（OTDR儀）可以用于光纖參數(shù)的測試；光纖中的布里淵散射的本質(zhì)是入射光與聲學(xué)聲子相互作用的非彈性散射，布里淵散射的光譜頻移是11GHz，根據(jù)光纖布里淵散射研制的光纖應(yīng)變傳感器已經(jīng)開始應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目；光纖拉曼散射是入射光與光纖自身的光學(xué)聲子相互作用，或吸收聲子，轉(zhuǎn)換為頻率較高的散射光，或發(fā)射聲子，轉(zhuǎn)化為頻率較低的散射光。 應(yīng)用示例 示例1：集成光纖拉曼放大器的分布式光纖溫度傳感器  集成光纖拉曼放大器的遠(yuǎn)程分布式光纖拉曼光子溫度傳感器系統(tǒng)是基于光纖受激拉曼散射與光纖的反斯托克斯拉曼散射的融合原理和波分復(fù)用原理，利用了光纖的本征特性、光纖受激拉曼散射的放大原理、光纖的反斯托克斯拉曼散射波強(qiáng)度受光纖溫度調(diào)制的原理和光時(shí)域反射原理。泵浦光纖激光器通過泵浦-信號光纖波分復(fù)用器，與1×2光纖雙向耦合器連接，它的一端與50km光纖連接。光纖的反向瑞利散射光、斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射光通過光纖1×2雙工耦合器的另一端與光纖光柵窄帶反射濾波器連接，與斯托克斯光和反斯托克斯拉曼散射光的粗波分復(fù)用器，再與高隔離度的斯托克斯散射光和反斯托克斯拉曼散射光的濾波器連接，并分別與光電雪崩二極管相連，轉(zhuǎn)換集成光纖拉曼放大器的分布式光纖溫度傳感器成模擬電信號并放大，測量兩者的強(qiáng)度比，得到光纖各點(diǎn)的溫度信息。 |
