1 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
2 之江实验室光纤传感研究中心，浙江 杭州 311121
光脉冲编码（OPC）近年来在光纤声波传感领域备受关注，特别是将其与相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR）相结合的技术。通过对注入光纤中的探测脉冲进行编码，可在不增加脉冲峰值功率的情况下大幅提高传感信号的信噪比，同时避免了非线性效应的影响；在接收端解码后可获得单脉冲响应，系统空间分辨率由单个脉冲而不是整个探测脉冲序列的长度决定，从而在获得高信噪比传感信号的同时保持了空间分辨率。本文首先回顾了OPC在光纤声波传感领域中的发展历程；然后，重点介绍了本课题组基于OPC的分布式和准分布式声波传感研究进展，特别是在传感带宽提升方面的成效；最后，对基于OPC的光纤声波传感技术未来发展方向进行了探讨。
光纤传感 光脉冲编码 分布式声波传感 相位敏感光时域反射仪
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
拉曼光纤随机激光结合无源传感单元可以实现超长距离的准分布式传感。然而，受限于光谱探测速度，该传感方案通常只适用于静态传感领域。针对该问题，将拉曼光纤随机激光与拍频光谱探测技术相结合，提出了一种新型的拉曼光纤随机激光长距离动态传感技术。首先，基于含时光谱稳态模型论证了光谱快速测量对长距离动态传感的适用性。随后，在原理性验证实验中通过处理本振光与光纤随机激光拍频后的时域信号，实现了对光纤随机激光光谱的快速测量，并突破了光波往返时间对传感带宽的限制。同时，利用去噪卷积神经网络对光谱的中心波长变化进行标定，大幅提高了扰动信号探测的信号质量，实现了对不同频率、不同波形的扰动信息的准确测量。该研究为进一步拓展光纤随机激光的应用领域提供了新的思路。
光纤传感 光纤随机激光 拉曼散射 瑞利散射 去噪卷积神经网络 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106027
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111003
1 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
2 电子科技大学信息地学研究中心，四川 成都 611731
3 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
4 之江实验室光纤传感研究中心，浙江 杭州 311121
基于光纤瑞利散射的相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR），具有对环境变化敏感、响应速度快等特点，是分布式光纤传感领域最重要的分支之一。然而，Φ-OTDR使用的高相干探测光波在散射过程中会不可避免地出现干涉衰落效应，相应位置会成为传感的盲区。此现象是多年来本领域的关注重点之一。本文首先简述了干涉衰落的产生机理和数学特征；然后，系统地介绍了Φ-OTDR的典型传感机制，以及干涉衰落对传感信号解调造成的影响；随后，全面地回顾了Φ-OTDR抗干涉衰落技术的研究历程；最后，对Φ-OTDR的未来发展进行了探讨。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306008
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都 611731
自光纤随机激光器概念提出以来,光纤随机激光已经在光纤激光、光纤传感等领域得到了广泛关注。将光纤随机激光与光纤光栅相结合,基于光纤光栅的光谱变化信息可以实现高性能点式传感系统,因此,此类系统的光谱特征决定了传感距离、精度和复用能力等关键参数。针对高阶随机激光多点传感系统中光谱特性仿真这一关键问题,对传统的高阶随机激光功率稳态模型进行改进,所提出的模型的光谱仿真结果均与实验高度吻合。基于该仿真模型,设计并实现了长达150 km的高阶光纤随机激光多点传感系统。同时,实验得到的传感信号波长与应变的线性拟合度高达0.999,充分验证了该系统的传感性能。
光学学报
2021, 41(13): 1306006
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu 610064, China
2 Fiber Optics Research Centre, School of Information and Communication Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
In this Letter, we experimentally investigate fast temporal intensity dynamics and statistical properties of the cladding-pumped Er/Yb co-doped random Rayleigh feedback fiber laser (EYRFL) for the first time, to the best of our knowledge. By using the optical spectral filtering method, strong and fast intensity fluctuations with the generation of extreme events are revealed at the output of EYRFL. The statistics of the intensity fluctuations strongly depends on the wavelength of the filtered radiation, and the intensity probability density function (PDF) with a heavy tail is observed in the far wings of the spectrum. We also find that the PDF of the intensity in the central part of the spectrum deviates from the exponential distribution and has the dependence on the laser operating regimes, which indicates some correlations among different frequency components exist in the EYRFL radiation and may play an important role in the random lasing spectrum stabilization process.
random fiber laser temporal dynamics Rayleigh scattering Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 021402
电子科技大学通信与信息工程学院, 光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都611731
首次将超长光纤环形激光器的光放大应用于布里渊光时域分析(BOTDA)传感系统, 以延伸传感距离。 通过对布里渊泵浦消耗、 拉曼泵浦相对强度噪声（RIN）转移的抑制及拉曼泵浦功率分布的优化, 基于对布里渊增益谱分析的原理在94 km的传感距离上实现了3 m空间分辨率, 以及全程28 με/1.4 ℃应变/温度精度。
布里渊增益谱 光纤传感 超长光纤环形激光器 分布式放大 Brillouin gain spectrum Fiber sensor Ultra-long fiber laser Distributed amplification 光谱学与光谱分析
2014, 34(5): 1191
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室， 四川 成都 611731
随机分布反馈光纤激光器(RDF-FL)作为一种基于分布式瑞利散射和拉曼放大效应的新型光源，具有结构简单、方向性好、传输距离长等特点，因而在光纤传感及光纤通信等领域有着广泛的应用前景。但由于形成反馈的瑞利散射较弱，其激射阈值很高。研究了两种降低光纤随机激光阈值的方法，即单边光纤布拉格光栅(FBG)线形腔法和超长环形腔法。在此基础上，从理论和实验上对随机激光的输入输出及频谱特性进行了详细分析与探讨。结果表明，单边FBG线形腔与超长环形腔结构分别将一阶随机激光阈值降低到0.8 W和1.0 W。研究有助于对随机激光机理的深入认识以及新型光纤随机激光器的设计。
激光器 随机激光 拉曼放大 瑞利散射
1 电子科技大学 光纤传感与通信教育部重点实验室, 成都 610054
2 四川师范大学 物理与电子工程学院, 成都 610068
应用包含探测光、布里渊泵浦光及拉曼泵浦光相互作用理论模型，数值分析了基于拉曼放大的长距离布里渊光时域分析仪非局域化特性。结果表明：非局域化随探测光及拉曼泵浦功率增加而恶化；通过频分复用(将具有不同布里渊频移的光纤拼接)及时分复用技术(同时对布里渊泵浦及探测光进行脉冲调制)，可有效缩短布里渊泵浦与探测光的作用距离，达到较理想的抑制非局域效应结果。based on Raman amplification
布里渊光时域分析仪 非局域化 拉曼放大 频分复用 时分复用 Brillouin optical time-domain analyzer non-local effect Raman amplification frequency-division-multiplexing time-division-multiplexing
北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室, 北京 100876
利用光波在一段80 m长的微结构光纤(MSF)中的交叉相位调制效应实现了对10 GHz时钟信号的全光波长变换,变换带宽超过30 nm。该实验所使用的微结构光纤非线性系数约为11 W-1·km-1,其在1530～1570 nm波长范围内具有小的正常色散和平坦的色散曲线。实验结果表明,利用这种微结构光纤可以实现结构紧凑的宽带波长变换器。
光通信 微结构光纤 波长变换 交叉相位调制
