Методическая статья

Оптимизация оптических анализаторов Бриллюэна во временной области на основе технологии спектра усиления

DOI:

10.3791/61115

⸱

11 мая 2020 г.

 , 
1THz-Photonics Group, Technische Universität Braunschweig

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Представлен протокол для оптических анализаторов Бриллюэна во временной области, основанный на технологии спектра усиления. Достигнуты улучшения в характеристиках считывания, включая дальность срабатывания и измеряемое разрешение, а также изучен избыточный шум интенсивности по Бриллюэну. Протокол представляет собой новый способ повышения производительности распределенных датчиков Бриллюэна.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Продемонстрирован уникальный метод повышения производительности зондирования в оптических анализаторах временной области Бриллюэна (BOTDA). На спектр коэффициента усиления Бриллюэна (BGS) накладываются два симметричных спектра потерь Бриллюэна (BLS). Это приводит к созданию сложной формы спектра, которая более устойчива к шуму чувствительной системы. Вместо одного взаимодействия накачки и зонда, как в обычной установке BOTDA, используются три оптические зондовые волны, при этом один зонд расположен в BGS, а два других симметрично в BLS. Благодаря устойчивости и нечувствительности спроектированной формы спектра к шуму, производительность считывания увеличивается на 60%, а измеряемое разрешение удваивается.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Распределенное оптоволоконное зондирование (DFS) — это уникальный механизм, в котором в качестве чувствительной среды используется целое волокно. Он вызвал большой интерес из-за низких потерь волокна; небольшие размеры; и возможность легко встраиваться в различные структуры, такие как плотины, мосты и здания, для наблюдения за окружающей средой в качестве искусственной нервной системы. По сравнению с применением многочисленных традиционных точечных датчиков, таких как волоконные брэгговские решетки (FBG), он обеспечивает более эффективное и экономичное решение для широкого спектра крупномасштабных задач зондирования, таких как мониторинг инфраструктуры и состояния конструкций1.

Датчики с распределением тока используют различные механизмы рассеяния внутри волокна для измерения температуры и распределения деформации. Среди них DFS на основе рассеяния Бриллюэна является наиболее привлекательным благодаря поразительным преимуществам вынужденного рассеяния Бриллюэна (SBS), таким как высокое отношение сигнал/шум (SNR), низкий порог и чувствительность как к температуре2, так и к деформации3. SBS можно классически описать как взаимодействие между падающими непрерывными оптическими волнами (CW), т.е. насосом, и встречной зондовой волной непрерывного излучения посредством акустической волны. В соответствии с сохранением энергии и импульса зондовая волна смещается на пониженную частоту к насосу. Этот сдвиг называется сдвигом частоты Бриллюэна (BFS). Учитывая конечное время жизни акустической волны с длительностью 10 нс, существует конечное спектральное распределение преломленной волны, также называемое спектром усиления Бриллюэна (BGS), в котором BFS представляет собой разность частот между волной накачки и пиковой центральной частотой. Взаимодействие между волнами приводит к образованию области коэффициента усиления со смещением частоты вниз и области потерь со сдвигом частоты вверх, где зондирующая волна усиливается и ослабляется соответственно. Для стандартного одномодового волокна (SSMF) в C-диапазоне, BFS составляет приблизительно 11 ГГц, а BGS имеет лоренцову форму со сверхузкой полной шириной на половине максимума (FWHM) 10-30 МГц, которая может быть дополнительно уменьшена до 3,4 МГц с помощью специальных методов 4,5,6,7. Основываясь на этих характеристиках, SBS также может быть применен в фильтрах микроволновой фотоники 8,9,10, оптических фильтрах11, медленном и быстром свете 12,13,14 и оптической спектроскопии высокого разрешения 7,15.

Одним из наиболее перспективных применений SBS является распределенное зондирование Бриллюэна. Эти датчики используют зависимость BFS от температуры и деформации. Первым был продемонстрирован оптический анализатор Бриллюэна во временной области (BOTDA)16, который является наиболее консолидированным методом распределенного зондирования Бриллюэна во временной области. Он отличается от обычного взаимодействия CW-SBS тем, что использует взаимодействие SBS между импульсной волной насоса и зондом CW, так что информация об окружающей среде локально опрашивается на каждом участке волокна. Частота насоса или датчика обычно фиксирована, в то время как датчик или частота насоса сканируются в непосредственной близости от BFS. Мощность пробника регистрируется для реконструкции BGS, и BFS в идеале представляет собой пиковую частоту локальной BGS на каждом участке оптоволокна. Однако из-за неизбежного шума системы пик BGS обычно неоднозначен и приходится применять алгоритм подгонки17, что приводит к некоторой ошибке оценки частоты18 и влияет на измеряемое разрешение.

Статистически ошибка оценки BFS обратно пропорциональна отношению сигнал/шум системы (SNR). Самый простой способ повысить отношение сигнал/шум — увеличить мощность насоса и зонда. Однако они ограничены нестабильностью модуляции (MI)19 и нелокальными эффектами (NLE) от 20,21 до ~20 дБм и -14 дБм соответственно. Для преодоления этих ограничений были предложены многочисленные методы, такие как кодирование22 и рамановское встроенное усиление23. В последнее время стало известно, что эту частотную ошибку можно свести к минимуму, выбрав правильный алгоритм подгонки24. В связи с этим сообщается, что измерения, использующие фазу Бриллюэна и алгоритм линейной подгонки, также имеют пониженную частотную погрешность25, что указывает на потенциал хорошо спроектированной BGS для повышения производительности зондирования. Еще одним вариантом улучшения SNR является шумоподавление. Однако, согласно традиционной точке зрения, шум сенсорной системы исходит в основном от детектора (т.е. синфазный шум, включая темновой шум, шум выстрела и т.д.)26,27 и улучшение менее вероятно.

Основная идея данной работы заключается в том, чтобы спроектировать BGS путем суперпозиции обычной BGS с двумя симметричными спектрами потерь Бриллюэна (BLS) (см. рис. 1). По сравнению с обычным спектром BGS, который имеет форму Лоренца, спроектированный спектр более четкий и устойчивый при том же уровне шума системы. Таким образом, шум оказывает меньшее влияние на определение пиковой частоты. Это можно проверить, собрав и подогнав данные измерений BGS статистически значимое количество раз. Благодаря этой лучшей устойчивости к помехам достигаются улучшения характеристик считывания, в том числе увеличение дальности срабатывания на 60% и удвоенное разрешение измерения, т.е. снижение частотной погрешности на 50%. В связи с тем, что измерение связано с взаимодействием потерь Бриллюэна в части спроектированной BGS, производится прямое сравнение шума следов с взаимодействием Бриллюэна и без него. Благодаря обходу избыточного шума Бриллюэна, след от спроектированной BGS становится намного четче.

figure-introduction-1
Рисунок 1: Схема спроектированной BGS с помощью суперпозиции одного коэффициента усиления Бриллюэна и двух симметричных спектров потерь Бриллюэна. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Выбор оптимизированных параметров для спектральной инженерии с помощью моделирования

  1. Моделирование спроектированной BGS gSBS(ν,z) с помощью уравнений28,29
    figure-protocol-1
    как это реализуется, например, дополнительным скриптом MATLAB.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь G(ν) - это комплексный коэффициент усиления, рассчитанный в скрипте как G_complex в SBS_g функции для обычной BGS или SBS_gl функции для спроектированной BGS; g(ν,z) - локальный комплекс усиления Бриллюэна; и gSBS и φ SBS являются действительной и мнимой частями g(ν,z) и символизируют фазовую характеристику BGS и SBS в точке z от начала запуска насоса, соответственно. В письменности gSBS обозначается переменными SBS_g_log и SBS_gl_log для обычной и инженерной BGS в логарифмической шкале соответственно. P p = 20 дБм (P_pump в скрипте) — пиковая мощность импульса накачки на конце запуска волокна; νB — BFS (нормализованный в скрипте); g0 = 0,2 W-1 m-1 (g0 в письме) - коэффициент усиления по Бриллюэну; ΔνB = 50 МГц (gamma_B в письменности) — это FWHM BGS; α = 0,2 дБ/км является коэффициентом потерь в волокне и представлен как alpha_log и alpha_lin как значение в логарифмическом и линейном масштабе в письменности соответственно; ν - частота зондовой волны, при которой частота насоса и зонда со смещением ν - νB сканируется в диапазоне от -250 МГц до 250 МГц. Смещение частоты насоса и пробника представлено в скрипте в виде глобального вектора f. Член g1 = mg0 является коэффициентом потерь; 2d∙ΔνB – смещение частоты между двумя потерями; и Leff = 10 м (L_eff в скрипте) — длина взаимодействия Бриллюэна для длительности импульса 100 нс. Спроектированная спектральная форма может быть легко отрегулирована путем настройки двух нормализованных множителей, m и d. Традиционная BGS может быть смоделирована просто как m = 0.
  2. Добавьте случайный шум (т.е. аддитивный белый гауссов шум) с одинаковым уровнем как на обычной, так и на инженерной BGS. Настройка параметра noise_level в скрипте может изменить уровень шума.
  3. Подгоните обычную шумовую BGS с помощью функции Лоренца (Lorentz_g_gain_fun функция в сценарии), а спроектированную шумовую BGS — с наложенной функцией Лоренца (Lorentz_gl_gain_fun функция в сценарии) (см. рис. 2A).
  4. Определение смещения пиковой частоты из-за шума для обычной и специализированной BGS (рис. 2B).
  5. Повторите шаги 1.2-1.4 для N = 500 и соберите все смещения пиковых частот Δfci и Δfpi (представленные delta_g_g и delta_g_gl в сценарии соответственно) для обычного и спроектированного BGS в i-м процессе, соответственно.

figure-protocol-2
Рисунок 2: Имитация BGS. (A) Демонстрация подгонки типичной лоренцианской (красный) и спроектированной (синий) BGS в моделировании. (B) Лоренцианский пик BGS от (A). Δfci представляет собой ошибку оценки BFS для обычного BGS в i-м измерении. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

  1. Рассчитаем отношение стандартного отклонения ошибок оценки БФС, вызванных шумом, как:
    figure-protocol-3
  2. Стройте η как функцию m и d (см. рис. 3A). Найдите минимальное значение ηmin и соответствующие m и d. Преимущество точности оценки будет сохраняться по всему волокну28.
  3. Настройте значение z (т.е. длину волокна, также z в скрипте) в уравнении (2) от 0 км до 60 км, шаг 50 м и повторите шаги 1.1-1.7 с некоторыми выбранными значениями m и d . Затем можно получить отношение стандартного отклонения как функцию длины волокна (см. рисунок 3B).

2. Подготовьте и протестируйте стандартную установку BOTDA (выделен блок на рисунке 4B)

  1. Включите лазерный диод (ЛД) и проверьте работоспособность ЛД с помощью анализатора оптического спектра (ООСА). Обычно используется длина волны около 1550 нм.
  2. Подключите LD к оптическому ответвителю (OC) 10:90. Проверьте мощность на выходе 10% OC. Если мощность превышает 13 дБм (максимальная входная мощность поляризационного скремблера [Pol.S.]), уменьшите выходную мощность LD, уменьшив ток LD.
  3. Подключите выход 10% OC к Pol.S. Во избежание замирания поляризации1 установите частоту скремблирования на 1 кГц.
  4. Проверьте мощность от выхода Pol.S. Если мощность превышает -3 дБм (предел максимальной входной мощности полупроводникового оптического усилителя [SOA]), добавляйте аттенюаторы до тех пор, пока не будут удовлетворены требования к мощности. Подключите Pol.S. с помощью SOA.
  5. Подайте сигнал электрической последовательности импульсов с длительностью импульса 100 нс и частотой следования 4 кГц от генератора импульсов (PG) на SOA. Убедитесь, что амплитуда импульсного сигнала выше, чем пороговое значение транзисторно-транзисторной логики (TTL) SOA (т.е. 4 дБм), а частота повторения удовлетворяет требованию кругового пути30.
  6. Подключите выход SOA к оптоволоконному усилителю, легированному эрбием (EDFA 1), и работайте с EDFA в режиме автоматического управления током (ACC). Подключите выход EDFA 1 к порту 1 циркуляционного насоса (Cir).
  7. Проверьте оптический импульсный сигнал от порта 2 Cir в дигитайзере, подключив его к фотодиоду (PD). Во избежание повреждения ЧР необходимо достаточное затухание.
  8. Рассчитайте пиковую мощность оптического импульса по форме сигнала, измеренной в дигитайзере. Оптическая пиковая мощность Po оценивается по формуле
    figure-protocol-4
    где VE — пиковое напряжение электрического импульса, а R и Rf — чувствительность и транссопротивление PD. При расчете учитывайте затухание защиты, чтобы оценить правильную входную мощность насоса в испытуемом волокне (FUT, 10,6 км).
  9. Обратите внимание на значение тока EDFA I20 , когда рассчитанная пиковая мощность оптического импульса достигает 20 дБм (порог MI19). Коэффициент затухания (ER) оптической последовательности импульсов может быть оценен в соответствии с сохранением энергии:
    figure-protocol-5
    где Pavg — оптическая средняя мощность последовательности импульсов; frep — частота повторений; а τ — ширина импульса. ER SOA обычно составляет более 30 дБм, что позволяет эффективно избегать NLE31,32.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Выключите EDFA перед отключением PD и продолжением сборки системы.
  10. Подключите порт 2 Cir к одному концу FUT, чтобы завершить настройку ветви насоса. Проверьте, будет ли система страдать от MI, проверив спектр с другого конца FUT в OSA и установив EDFA на постоянное значение тока, I20. Если обнаруженный спектр совпадает (по форме, не обязательно по амплитуде) с спектром, измеренным на шаге 2.1, то система свободна от MI. В противном случае, когда наблюдается очевидное расширение спектра или расщепление пика33 , уменьшите ток EDFA 1 для сохранения формы спектра.
  11. Подключите 90% выходного напряжения OC к OC 1 в соотношении 50:50 и подключите один из выходов OC 1 к модулятору Маха-Цендера (MZM 1) через контроллер поляризации (ПК). Установите правильную поляризацию, чтобы выходной сигнал MZM 1 был максимальным (выравнивание поляризации).
  12. Подайте радиочастотный (РЧ) сигнал от РЧ-генератора (RFG 1) с BFS FUT (для SSMF около 11 ГГц) и амплитудой 16 дБм на MZM 1. Установите напряжение смещения постоянного тока MZM 1 так, чтобы несущая была подавлена до минимума.
  13. Соедините выход MZM 1 с волоконной брэгговской решеткой (FBG 1). Проверьте выходной спектр от FBG 1 в OSA, чтобы убедиться, что FBG 1 настроен на блокировку верхней частотной боковой полосы и несущей.
  14. Последовательно подключите выход FBG 1 к EDFA 2, еще одному 50:50 OC 2 и изолятору (ISO).
  15. Работайте с EDFA 2 также в режиме ACC и установите текущее значение на Ig, чтобы выходная мощность от ISO была ниже -14 дБм, сводя к минимуму NLE20. Выключите EDFA перед отключением измерителя мощности и продолжайте сборку системы. Подключите выход ISO к другому концу FUT, чтобы завершить настройку ветви пробника усиления.
  16. Подключите порт Cir 3 к EDFA 4 (для предварительного усиления34) и PD. Установите EDFA в режим ACC. Текущее значение I4 должно привести к тому, что выходная мощность от EDFA будет в 4 раза меньше входного предела PD. Подключите выход PD RF к РЧ фильтру нижних частот 10 МГц35,36. Подключите выход фильтра к дигитайзеру.
  17. Соедините триггер дигитайзера с синхронизированным (или обратным) выходом генератора импульсов. Установите следующие параметры дигитайзера: Частота дискретизации: 500 Мвыб./с; усреднение: в 4 096 раз; Количество образцов: 10 000.
  18. Установите текущее значение EDFA 1, EDFA 2 и EDFA 4 в I20, Ig и I4 соответственно. Запустите программу записи трассировки. Проверьте кривую, измеренную в дигитайзере. Если амплитуда трассы следует за экспоненциальным затуханием, то сенсорная система свободна от ИМ. В противном случае уменьшите текущее значение EDFA 1.

3. Измерение с помощью традиционной установки BOTDA и обработка данных

  1. Установите значения EDFA 1 и EDFA 2 до I20 и Ig соответственно. Сканируйте частоту RFG 1 в диапазоне BFS ± 90 МГц с шагом 1 МГц. Записывайте трассировку из программы записи после каждого шага сканирования.
  2. Вычислите локальное усиление по Бриллюэну путем деления амплитуды кривой (в периоде взаимодействия Бриллюэна) на каждое смещение постоянного тока (период взаимодействия без Бриллюэна).
  3. Извлеките BGS на каждом участке волокна, установив измеренную зашумленную BGS с фитингом Лоренца. Определите FWHM обычной BGS ΔνB0 от фитинга.
  4. Повторите шаги 3.1 и 3.2 для N = 48 раз и соберите все расчетные распределения пиковых (BFS) частот вдоль волокна νBci(z) в i-м процессе (см. рис. 5A).
  5. Рассчитайте ошибку оценки BFS как стандартное отклонение подогнанной BFS на каждом участке волокна в 48 измерениях (см. Рисунок 5B).

4. Подготовка остальной части настройки

Примечание: В данном случае использовались m = 1 и d = 1,24, согласно результатам моделирования (см. раздел 1 и рисунок 3).

  1. Подключите другой выход 50:50 OC 1 в ветви пробника с EDFA 3 и 50:50 OC 3.
  2. Подключите один из выходов 50:50 OC 3 к ПК и MZM 2. Отрегулируйте поляризацию таким образом, чтобы выходной сигнал MZM 2 был максимальным.
  3. Подайте РЧ-сигнал от RFG 2 с BFS - d∙Δ, ν,B0 и амплитудой 16 дБм на MZM 2. Проверьте спектр модуляции в OSA и отрегулируйте напряжение смещения, чтобы свести к минимуму амплитуду несущей.
  4. Подключите выход MZM 2 ко входу оптического переключателя (OS 1), одному из входов 50:50 OC 4 и FBG 2.
  5. Проверьте оптический сигнал в OSA и отрегулируйте центральную длину волны FBG 2 таким образом, чтобы несущая и боковая полоса нижней частоты были заблокированы (см. рис. 4A). После этого настройка ветви зонда потерь 1 будет завершена.
  6. Подключите другой выход 50:50 OC 3 к ПК и MZM 3. Отрегулируйте поляризацию таким образом, чтобы выходной сигнал MZM 3 был максимальным.
  7. Подайте РЧ-сигнал от RFG 3 с BFS + d∙ΔνB0 и амплитудой 16 дБм на MZM 3. Проверьте спектр модуляции в OSA и отрегулируйте напряжение смещения, чтобы свести к минимуму амплитуду несущей.
  8. Подключите выход MZM 3 к переменному оптическому аттенюатору (VOA) с функцией переключения (OS 2) и другому входу 50:50 OC 4. Учитывая, что смещение между частотами зонда потерь относительно мало по сравнению с передающим окном FBG 2 (несколько ГГц), несущая и боковая полоса более низких частот от MZM 3 также будут заблокированы FBG 2. После этого настройка ветви зонда потерь 2 будет завершена.
  9. Закройте ОС 1, откройте ОС 2 и установите значение тока EDFA 3 на Il так, чтобы мощность датчика потерь 1 была равна -14 дБм (m = 1).
  10. Откройте ОС 1, закройте ОС 2 и отрегулируйте затухание VOA таким образом, чтобы мощность зонда потерь 2 также была равна -14 дБм.

5. Измерение с использованием полной предлагаемой конфигурации BOTDA и обработка данных

  1. Закройте OS 1, закройте OS 2 и установите текущее значение EDFA 1, EDFA 2, EDFA 3 и EDFA 4 в I20, Ig, Il и I4 соответственно. Сканируйте частоту РЧГ 1 в диапазоне BFS ± 90 МГц с шагом 1 МГц. Частоты из RFG 2 и RFG 3 сканируются соответственно. Записывайте трассировку из программы после каждого шага сканирования.
  2. Рассчитайте локальный коэффициент усиления по Бриллюэну, как показано на шаге 3.2, и получите спроектированный BGS на каждом участке волокна, подогнав измеренный зашумленный BGS с наложенной функцией Лоренца.
  3. Повторите шаги 5.1 и 5.2 для N = 48 раз и соберите все расчетные распределения пиковых (BFS) частот вдоль волокна νBpi(z) в i-м процессе (см. рисунок 5A).
  4. Рассчитайте ошибку оценки BFS как стандартное отклонение подогнанной BFS на каждом участке волокна в 48 измерениях (см. Рисунок 5B).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

На рисунке 3 показаны результаты моделирования. Точки с η < 1 на рисунке 3A указывают на меньшую частотную ошибку (более высокое измеряемое разрешение) при использовании спроектированной BGS. Чем ниже было значение, тем больше преимущество. Минимальное соотношение было при m = 1, что указывает на то, что можно использовать схему с несколькими зондами вместо мультинасосов (см. Обсуждение).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Наиболее важным этапом в ходе эксперимента является выравнивание трех степеней зонда таким образом, чтобы m = 1 и симметрия между двумя спектрами потерь Бриллюэна. Помимо отдельной проверки мощности с помощью измерителя мощности на порту Cir 2, как показано в шагах 4.9 и 4.10, коррекция мощности может быть более точно проверена в дигитайзере. Установив частоту РЧ 1 на ~11 ГГц (оптоволоконная BFS) и отключив EDFA 3, обычная трасса с пиковым усилением может быть записана в дигитай...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов. Томас Шнайдер является сотрудником Технического университета Брауншвейга. Cheng Feng получает финансирование от Немецкого научно-исследовательского общества и Niedersächsisches Vorab.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Компания Cheng Feng выражает признательность за финансовую поддержку от Немецкого научно-исследовательского общества (SCHN 716/13-1, 716/15-2, 716/18-1, 716/26-1) и Niedersächsisches Vorab (NL-4 Project "QUANOMET").

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Контроллер тока для лазерного диодаILX LightwaveLDX3220
ДигитайзерAcqiris SAU5309A-1039
Волоконный усилитель с эрбиевым легированием 1PhotopPTEDFA-A-PA-C-SCH-15
Волоконный усилитель, легированный эрбием, 2LiCommOFA-TCH
Волоконный усилитель, легированный эрбием, 3Calmar OptcomAMP-ST30
Волоконный усилитель, легированный эрбием, 4PhotopPTEDFA-A-PA-C-SCH-15
Волоконная брэгговская решетка 1Advanced Optics SolutionsT-FBG
Волоконная брэгговская решетка 2Advanced Optics SolutionsT-FBG
Fiber проходит испытанияизолятора
3SP GroupA1905 LMI
Модулятор Маха-Цендера 1Модулятор Маха-Цендера AvanexIM10
Модулятор Маха-Цендера
IM10
Наносекундная плата привода для полупроводникового оптического усилителяHighland TechnologyT160-9 (28A160-9C)
Оптический ответвитель 10:90NewportНастольный ответвитель/WDM
Оптический ответвитель 50:50NewportНастольный ответвитель/WDM
Анализатор оптического спектраHewlett Packard86145A
Оптический переключатель 1JDSUSN12-1075NC
ФотодиодThorlabsD400FC
Поляризационный скремблерGeneral PhotonicsPSY-101
Генератор пулазыHewlett Packard8082A
Генератор радиофункций 1AnritsuMG3692C
Генератор радиофункций 2Agilent TechnologyE8257D
Генератор радиофункций 3HTMT2100
Полупроводниковый оптический усилительThorlabsSOA1013SXS
Регулятор температуры для лазерного диодаILX LightwaveLDT5948
Регулятор температуры для полупроводникового оптического усилителяTektronixTED200
Переменный оптический аттенюаторJDSUmVOA-A1С функцией оптического переключателя
General Photonics S-15-NTSS Лазерный диод Avanex 3

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Motil, A., Bergman, A., Tur, M. [INVITED] State of the art of Brillouin fiber-optic distributed sensing. Optics & Laser Technology. 78, 81-103 (2016).
  2. Kurashima, T., Tateda, M. Thermal effects on the Brillouin frequency shift in jacketed optical silica fibers. Applied Optics. 29 (15), 2219-2222 (1990).
  3. Horiguchi, T., Kurashima, T., Tateda, M. Tensile strain dependence of Brillouin frequency shift in silica optical fibers. IEEE Photonics Technology Letters. 1 (5), 107-108 (1989).
  4. Preussler, S., Wiatrek, A., Jamshidi, K., Schneider, T. Brillouin scattering gain bandwidth reduction down to 3.4MHz. Optics Express. 19 (9), 8565-8570 (2011).
  5. Wiatrek, A., Preußler, S., Jamshidi, K., Schneider, T. Frequency domain aperture for the gain bandwidth reduction of stimulated Brillouin scattering. Optics Letters. 37 (5), 930-932 (2012).
  6. Preussler, S., Schneider, T. Bandwidth reduction in a multistage Brillouin system. Optics Letters. 37 (19), 4122-4124 (2012).
  7. Preussler, S., Schneider, T. Stimulated Brillouin scattering gain bandwidth reduction and applications in microwave photonics and optical signal processing. Optical Engineering. 55 (3), 031110(2015).
  8. Wei, W., Yi, L., Jaouen, Y., Morvan, M., Hu, W. Brillouin Rectangular Optical Filter with Improved Selectivity and Noise Performance. IEEE Photonics Technology Letters. 27 (15), 1593-1596 (2015).
  9. Feng, C., Preussler, S., Schneider, T. The Influence of Dispersion on Stimulated Brillouin Scattering Based Microwave Photonic Notch Filters. Journal of Lightwave Technology. 36 (22), 5145-5151 (2018).
  10. Feng, C., Preussler, S., Schneider, T. Investigation of the Dispersion Effect on Stimulated Brillouin Scattering based Microwave Photonic Notch Filters. 2018 International Topical Meeting on Microwave Photonics (MWP). , 1-4 (2018).
  11. Feng, C., Preussler, S., Schneider, T. Sharp tunable and additional noise-free optical filter based on Brillouin losses. Photonics Research. 6 (2), 132-137 (2018).
  12. Henker, R., et al. Gain enhancement in multiple-pump-line Brillouin-based slow light systems by using fiber segments and filter stages. Applied Optics. 48 (29), 5583-5588 (2009).
  13. Zhang, L., et al. Superluminal propagation at negative group velocity in optical fibers based on Brillouin lasing oscillation. Physical Review Letters. 107 (9), 93903(2011).
  14. Xing, L., Zhan, L., Xia, Y. Large delay tunable slow-light based on high-gain stimulated-Brillouin-scattering amplification in optical fibers. Chinese Science Bulletin. 54 (21), 3947-3952 (2009).
  15. Preussler, S., Wiatrek, A., Jamshidi, K., Schneider, T. Ultrahigh-resolution spectroscopy based on the bandwidth reduction of stimulated brillouin scattering. IEEE Photonics Technology Letters. 23 (16), 1118-1120 (2011).
  16. Horiguchi, T., Tateda, M. Optical-fiber-attenuation investigation using stimulated Brillouin scattering between a pulse and a continuous wave. Optics Letters. 14 (8), 408-410 (1989).
  17. Feng, C., Emad Kadum, J., Schneider, T. The State-of-the-Art of Brillouin Distributed Fiber Sensing. Brillouin Distributed and Fiber-bragg-grating-based Fiber Sensing - Principle, Measurement and Applications. , (2019).
  18. Soto, M. A., Thévenaz, L. Modeling and evaluating the performance of Brillouin distributed optical fiber sensors. Optics Express. 21 (25), 31347-31366 (2013).
  19. Alem, M., Soto, M. A., Thévenaz, L. Analytical model and experimental verification of the critical power for modulation instability in optical fibers. Optics Express. 23 (23), 29514-29532 (2015).
  20. Thévenaz, L., Mafang, S. F., Lin, J. Effect of pulse depletion in a Brillouin optical time-domain analysis system. Optics Express. 21 (12), 14017-14035 (2013).
  21. Iribas, H., Urricelqui, J., Mompó, J. J., Mariñelarena, J., Loayssa, A. Non-Local Effects in Brillouin Optical Time-Domain Analysis Sensors. Applied Sciences. 7 (8), 761(2017).
  22. Soto, M. A., Le Floch, S., Thévenaz, L. Bipolar optical pulse coding for performance enhancement in BOTDA sensors. Optics Express. 21 (14), 16390-16397 (2013).
  23. Angulo-Vinuesa, X., Martin-Lopez, S., Corredera, P., Gonzalez-Herraez, M. Raman-assisted Brillouin optical time-domain analysis with sub-meter resolution over 100 km. Optics Express. 20 (11), 12147(2012).
  24. Haneef, S. M., Yang, Z., Thévenaz, L., Venkitesh, D., Srinivasan, B. Performance analysis of frequency shift estimation techniques in Brillouin distributed fiber sensors. Optics Express. 26 (11), 14661-14677 (2018).
  25. Lopez-Gil, A., et al. Evaluation of the accuracy of BOTDA systems based on the phase spectral response. Optics Express. 24 (15), 17200-17214 (2016).
  26. Urricelqui, J., Soto, M. A., Thévenaz, L. Sources of noise in Brillouin optical time-domain analyzers. 24th International Conference on Optical Fibre Sensors. 9634, 963434(2015).
  27. Zornoza, A., Sagues, M., Loayssa, A. Self-heterodyne detection for SNR improvement and distributed phase-shift measurements in BOTDA. Journal of Lightwave Technology. 30 (8), 1066-1072 (2012).
  28. Feng, C., Lu, X., Preussler, S., Schneider, T. Gain Spectrum Engineering in Distributed Brillouin Fiber Sensors. Journal of Lightwave Technology. 37 (20), 5231-5237 (2019).
  29. Feng, C., Lu, X., Preussler, S., Schneider, T. Measurement accuracy enhancement of distributed Brillouin sensors based on gain spectrum engineering. Seventh European Workshop on Optical Fibre Sensors. 11199, 9(2019).
  30. Peled, Y., Motil, A., Tur, M. Fast Brillouin optical time domain analysis for dynamic sensing. Optics Express. 20 (8), 8584-8591 (2012).
  31. Feng, C., Iribas, H., Marinelaerña, J., Schneider, T., Loayssa, A. Detrimental Effects in Brillouin Distributed Sensors Caused By EDFA Transient. Conference on Lasers and Electro-Optics. , JTu5A.85(2017).
  32. Iribas, H., et al. Effects of pump pulse extinction ratio in Brillouin optical time-domain analysis sensors. Optics Express. 25 (22), 27896-27911 (2017).
  33. Tai, K., Hasegawa, A., Tomita, A. Observation of modulational instability in optical fibers. Physical Review Letters. 56 (2), 135-138 (1986).
  34. De Souza, K., Newson, T. P. Brillouin-based fiber-optic distributed temperature sensor with optical preamplification. Optics Letters. 25 (18), 1331(2000).
  35. Feng, C., Preussler, S., Emad Kadum, J., Schneider, T. Measurement Accuracy Enhancement via Radio Frequency Filtering in Distributed Brillouin Sensing. Sensors. 19 (13), 2878(2019).
  36. Kadum, J., Feng, C., Preussler, S., Schneider, T. Improvement of the measurement accuracy of distributed Brillouin sensing via radio frequency filtering. Seventh European Workshop on Optical Fibre Sensors. 19 (13), 3(2019).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Видео скоро будет доступно

Похожие статьи