本發(fā)明涉及分布式光纖傳感器領(lǐng)域，尤其是一種減小分布式受激布里淵溫度或應(yīng)變傳感器增益譜線寬的方法。

背景技術(shù)：

長距離、分布式的溫度或應(yīng)力檢測，在智能電網(wǎng)線路的溫度或荷載監(jiān)控，森林、公路、鐵路、隧道等的防火預(yù)警，建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控等，重要防護(hù)區(qū)域、通信或輸油管線、交通線路以及重要國境線入侵預(yù)警、油氣管線滲漏等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用需求，從而得到學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界長期、深入的研究。目前可實(shí)現(xiàn)長距離分布式檢測的技術(shù)主要分為“點(diǎn)”式準(zhǔn)分布式傳感器和基于光纖的分布式傳感器。

傳統(tǒng)的基于電子器件的“點(diǎn)”式應(yīng)變片式溫度應(yīng)變傳感器難以滿足上述應(yīng)用要求。其提取的是電信號(hào)，很容易受到周圍電磁場的干擾。電力電纜、石油管線短則幾十公里，長則數(shù)百、上千公里，或者經(jīng)過氣候惡劣的無人區(qū)、潮濕的環(huán)境，周圍環(huán)境濕度、溫度的無常變化都對采集的電信號(hào)產(chǎn)生極大的干擾，甚至提供錯(cuò)誤的信息。另一方面，“點(diǎn)”式傳感器只能探測極其狹窄一段的區(qū)域參量變化，相對于數(shù)百、上千公里的電力電纜、石油管線，需要安裝成千上萬個(gè)傳感器，成本太高且工程技術(shù)上很難實(shí)施。

光纖分布式溫度應(yīng)力傳感器的傳感部分即光纖本身，具有成本低廉，不受電磁干擾，能進(jìn)入狹小空間等諸多優(yōu)勢，被業(yè)界普遍認(rèn)為是測量溫度和應(yīng)力的最理想的分布式傳感器。光纖分布式溫度應(yīng)力傳感器主要利用脈沖在光纖中的瑞利散射光、布里淵散射光或拉曼散射光來攜帶空間分布式信息，進(jìn)而達(dá)到分布式傳感的目的。

基于上述三種散射類型的光纖分布式傳感器，包括瑞利光時(shí)域反射計(jì)（Optical Time Domain Reflectometry, OTDR），拉曼光時(shí)域反射計(jì)（Raman Optical Time Domain Reflectometry, RODTR）以及布里淵光時(shí)域反射計(jì)（Brillouin Optical Time Domain Reflectometry, BOTDR），由于脈沖本身經(jīng)歷0.2 dB/km的光纖衰減，其散射光再次經(jīng)歷同樣的衰減回到光纖前端被接收機(jī)接收，最終被探測信號(hào)總共經(jīng)歷了較大的0.4 dB/km的衰減，從而限制了系統(tǒng)的傳感距離。1989年Horiguchi等人首次提出了布里淵光時(shí)域分析技術(shù)（Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA），引入反向傳輸?shù)倪B續(xù)探測光與正向傳輸?shù)拿}沖進(jìn)行受激布里淵作用來攜帶分布式信息，最終被探測信號(hào)總共只經(jīng)歷0.2 dB/km的衰減。因此，BOTDA相比于其他分布式傳感技術(shù)，具有傳感距離更長的顯著優(yōu)勢，自提出以來就得到廣泛的關(guān)注和研究。歐洲POLYTECH（抗自然災(zāi)害技術(shù)）計(jì)劃將其列為重點(diǎn)研究課題；加拿大自然科學(xué)基金（NSERC）最近幾年至少10次立項(xiàng)來研究相關(guān)技術(shù)；日本高校、研究所和工業(yè)界都紛紛開展了該領(lǐng)域的研究和開發(fā)。

而最初基于單脈沖的BOTDA方案由于受到聲子弛豫的限制，脈沖寬度不可能小于聲子弛豫時(shí)間，否則會(huì)導(dǎo)致聲子達(dá)不到穩(wěn)態(tài)，造成信噪比下降，布里淵增益譜展寬，頻率分辨率降低，這樣極大地限制了空間分辨率的進(jìn)一步提高。近年來，一種基于差分脈沖對法的BOTDA傳感器（DPP-BOTDA）應(yīng)運(yùn)而生，該方法使用具有微小脈沖寬度差的兩對泵浦脈沖對傳統(tǒng)的BOTDA方案測量兩次，兩次測量信號(hào)的差即為該微小差分脈沖所對應(yīng)的布里淵增益。該方案在理論上可以得到極致的空間分辨率，并且避免了由于短脈沖導(dǎo)致的布里淵增益譜展寬問題以及聲子弛豫的限制，這些優(yōu)異的特性都使得DPP-BOTDA系統(tǒng)一度成為理想的分布式傳感器。

盡管傳統(tǒng)DPP-BOTDA系統(tǒng)的布里淵增益能夠保持極限的布里淵線寬（～30 MHz）以及極致的空間分辨率，但是其布里淵增益譜線寬無法進(jìn)一步被壓縮，并且由于差分脈沖的信號(hào)比較弱導(dǎo)致在非熱點(diǎn)區(qū)域信噪比也比較弱，使得非熱點(diǎn)區(qū)域的布里淵頻移測量誤差加大。這使得基于受激布里淵效應(yīng)的分布式傳感器性能停滯不前，系統(tǒng)指標(biāo)無法進(jìn)一步大幅提升，也是該技術(shù)無法大規(guī)模商用化的根結(jié)所在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種頻率分辨率高、傳感距離長的布里淵分布式光纖傳感器及減小增益譜線寬方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明所述傳感器主要包括用于產(chǎn)生泵浦光和探測光的光產(chǎn)生單元、第一調(diào)制放大單元、第二調(diào)制放大單元、第三調(diào)制放大單元、擾偏器、隔離器、傳感光纖、環(huán)形器、濾波器以及光電探測器；

光產(chǎn)生單元分別與第一調(diào)制放大單元、第三調(diào)制放大單元的輸入端連接；第一調(diào)制放大單元的輸出端與第二調(diào)制放大單元接收端連接，第二調(diào)制放大單元的輸出端經(jīng)環(huán)形器與傳感光線一端連接；光產(chǎn)生單元產(chǎn)生的泵浦光通過第一調(diào)制放大單元得到相位調(diào)制光信號(hào)，相位調(diào)制光信號(hào)通過第二調(diào)制放大單元被放大，放大的光脈沖信號(hào)通過環(huán)行器注入傳感光纖一端；第三調(diào)制放大單元的輸出端依次經(jīng)過擾偏器、隔離器后連接在傳感光線的另一端；光產(chǎn)生單元產(chǎn)生的探測光經(jīng)過第三調(diào)制放大單元進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制得到包含斯托克斯光和反斯托克斯光的信號(hào)，再通過擾偏器與隔離器注入傳感光纖另一端；環(huán)形器的輸出端與濾波器、光電探測器順次連接；光電探測器的輸出端與示波器連接；

探測光與泵浦光在傳感光纖內(nèi)發(fā)生受激布里淵作用后通過環(huán)形器進(jìn)入濾波器，濾波器將光信號(hào)濾出斯托克斯或反斯托克斯光信號(hào)后傳輸?shù)焦怆娞綔y器，光電探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述光產(chǎn)生單元由激光器和光纖耦合器連接組成；激光器用于發(fā)射波長為1550nm、功率為16dBm的激光；光纖耦合器用于將激光器發(fā)射的激光分成泵浦光和探測光。

進(jìn)一步的，所述光纖耦合器的分光比為50:50。

進(jìn)一步的，所述第一調(diào)制放大單元為相位調(diào)制器；相位調(diào)制器對泵浦光信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到寬度為40ns的相移光信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述第二調(diào)制放大單元由第一光電調(diào)制器和光纖放大器連接組成；第一電光調(diào)制器對第一調(diào)制放大單元輸出的相移光信號(hào)進(jìn)行脈沖調(diào)制得到脈沖調(diào)制信號(hào)；該脈沖調(diào)制信號(hào)包含兩個(gè)寬度為80ns的脈沖對信號(hào)，一個(gè)脈沖信號(hào)由40ns的相移光信號(hào)與40ns的0相移光信號(hào)組成，另一個(gè)脈沖信號(hào)為80ns的0相移光信號(hào)；光脈沖對信號(hào)經(jīng)過光纖放大器進(jìn)行信號(hào)放大。

進(jìn)一步的，所述第三調(diào)制放大單元為第二電光調(diào)制器，用于將探測光調(diào)制為抑制載波的雙邊帶信號(hào)；所述雙邊帶信號(hào)包含斯托克斯光和反斯托克斯光。

本發(fā)明所述的減小受激布里淵效應(yīng)增益譜線寬方法，步驟如下：

步驟1，光產(chǎn)生單元發(fā)出泵浦光和探測光；

步驟2，泵浦光經(jīng)過第一調(diào)制放大單元、第二調(diào)制放大單元、環(huán)形器到達(dá)傳感光線一端，泵浦脈沖信號(hào)被相位調(diào)制成0和兩部分，且0和兩部分都足夠長以便保持激發(fā)的聲波場能夠恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)；

步驟3，探測光作為參考脈沖經(jīng)過第三調(diào)制放大單元、擾偏器、隔離器后到達(dá)傳感光線另一端，參考脈沖緊隨泵浦脈沖進(jìn)入傳感光纖另一端；參考脈沖與泵浦脈沖在傳感光纖中相遇激發(fā)受激布里淵散射；

步驟4，泵浦脈沖和參考脈沖的公共部分僅用于形成穩(wěn)態(tài)的聲子，在對探測光接受到的兩次布里淵響應(yīng)做差后，泵浦脈沖和參考脈沖的公共部分對探測光功率的影響相互抵消；

步驟5，當(dāng)探測光遇到泵浦脈沖的相位部分時(shí)，此時(shí)布里淵散射光與探測光之間由相長干涉突變?yōu)橄嘞缮?，探測光經(jīng)歷負(fù)的布里淵增益，當(dāng)把泵浦脈沖和參考脈沖經(jīng)歷的響應(yīng)做差后，得到的布里淵響應(yīng)顯劇提升，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)信噪比顯劇提高；

步驟6，泵浦脈沖激發(fā)的相位聲子會(huì)逐步趨向穩(wěn)態(tài)，使得泵浦脈沖對對連續(xù)探測光的響應(yīng)又慢慢正好相互抵消，通過濾波器濾出探測光的Stokes或Anti-Stokes邊帶，即可得知沿光纖長度分布的溫度或者應(yīng)力信息。

工作過程大致如下：

本發(fā)明的方案類似傳統(tǒng)DPP-BOTDA系統(tǒng)，最后探測到的也是一對泵浦脈沖對的布里淵增益差。只不過本發(fā)明方案中的泵浦脈沖對不是由兩個(gè)不同長度的單脈沖組成，而是由兩個(gè)長度相同但相位不同的單脈沖組成。其中一個(gè)泵浦脈沖被相位調(diào)制成0和兩部分且兩部分都足夠長去保持激發(fā)的聲波場能夠恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，而另外一個(gè)參考脈沖則緊隨其后直接進(jìn)入傳感光纖。該泵浦脈沖對經(jīng)過EDFA的放大后和反向傳輸?shù)奶綔y光在傳感光纖中相遇激發(fā)受激布里淵散射。此時(shí)由于兩脈沖的公共部分僅用于形成穩(wěn)態(tài)的聲子，在對探測光接受到的兩次布里淵響應(yīng)做差后，泵浦脈沖和參考脈沖的公共部分對探測光功率的影響正好相互抵消。而當(dāng)探測光遇到傳感脈沖的相位部分時(shí)，此時(shí)布里淵散射光與探測光之間由相長干涉突變?yōu)橄嘞缮?，探測光經(jīng)歷負(fù)的布里淵增益，當(dāng)把泵浦脈沖和參考脈沖經(jīng)歷的響應(yīng)做差后，本發(fā)明提出的方案得到的布里淵響應(yīng)顯劇提升，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)信噪比顯劇提高。此后，傳感脈沖激發(fā)的相位聲子會(huì)逐步趨向穩(wěn)態(tài)，使得泵浦脈沖對對連續(xù)探測光的響應(yīng)又慢慢正好相互抵消。通過濾波器濾出探測光的Stokes或Anti-Stokes邊帶，即可得知沿光纖長度分布的溫度或者應(yīng)力信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、布里淵增益譜線寬只有～17 MHz，有效壓縮布里淵增益譜。

2、在實(shí)現(xiàn)布里淵增益譜壓縮的同時(shí)本發(fā)明的布里淵峰值響應(yīng)介于30ns到40ns普通單脈沖方案的峰值響應(yīng)之間，有效提升了系統(tǒng)信噪比。

3、在實(shí)現(xiàn)相同的系統(tǒng)空間分辨率的情況下，本發(fā)明的頻率測量精度高于普通單脈沖方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明方法的工作原理示意圖。

圖4為本發(fā)明與其他不同脈寬的普通單脈沖方案的布里淵增益譜仿真曲線。

圖5為本發(fā)明方法的應(yīng)用實(shí)例結(jié)構(gòu)圖。

圖6（a）為本發(fā)明實(shí)施例與25 ns普通單脈沖實(shí)施例在20次獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)下計(jì)算得到的平均布里淵線寬隨傳感光纖位置變化的示意圖。

圖6（b）為本發(fā)明實(shí)施例與25 ns普通單脈沖實(shí)施例在20次獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)下計(jì)算得到的布里淵頻率誤差隨傳感光纖位置變化的示意圖。

圖7（a）為25 ns普通單脈沖實(shí)施例以2MHz的頻率間隔掃描得到25 km長整條傳感光纖上布里淵增益隨頻率和位置變化的三維俯視圖。

圖7（b）為本發(fā)明實(shí)施例以2MHz的頻率間隔掃描得到25 km長整條傳感光纖上布里淵增益隨頻率和位置變化的三維俯視圖。

圖8（a）為本發(fā)明實(shí)施例與25ns普通單脈沖實(shí)施例在非熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)布里淵增益譜的示意圖。

圖8（b）為本發(fā)明實(shí)施例與25ns普通單脈沖實(shí)施例擬合計(jì)算得到的兩段2.5 m長且間隔2.5 m的兩熱點(diǎn)的布里淵頻移變化的示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)： 1-光產(chǎn)生單元、2-第一調(diào)制放大單元、3-第二調(diào)制放大單元、4-第三調(diào)制放大單元、5-擾偏器、6-隔離器、7-傳感光纖、8-環(huán)形器、9-濾波器、10-光電探測器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1所示，本發(fā)明所述傳感器主要包括用于產(chǎn)生泵浦光和探測光的光產(chǎn)生單元1、第一調(diào)制放大單元2、第二調(diào)制放大單元3、第三調(diào)制放大單元4、擾偏器5、隔離器6、傳感光纖7、環(huán)形器8、濾波器9以及光電探測器10；

光產(chǎn)生單元分別與第一調(diào)制放大單元、第三調(diào)制放大單元的輸入端連接；第一調(diào)制放大單元的輸出端與第二調(diào)制放大單元接收端連接，第二調(diào)制放大單元的輸出端經(jīng)環(huán)形器與傳感光線一端連接；光產(chǎn)生單元產(chǎn)生的泵浦光通過第一調(diào)制放大單元得到相位調(diào)制光信號(hào)，相位調(diào)制光信號(hào)通過第二調(diào)制放大單元被放大，放大的光脈沖信號(hào)通過環(huán)行器注入傳感光纖一端；第三調(diào)制放大單元的輸出端依次經(jīng)過擾偏器、隔離器后連接在傳感光線的另一端；光產(chǎn)生單元產(chǎn)生的探測光經(jīng)過第三調(diào)制放大單元進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制得到包含斯托克斯光和反斯托克斯光的信號(hào)，再通過擾偏器與隔離器注入傳感光纖另一端；環(huán)形器的輸出端與濾波器、光電探測器順次連接；光電探測器的輸出端與示波器連接；

探測光與泵浦光在傳感光纖內(nèi)發(fā)生受激布里淵作用后通過環(huán)形器進(jìn)入濾波器，濾波器將光信號(hào)濾出斯托克斯或反斯托克斯光信號(hào)后傳輸?shù)焦怆娞綔y器，光電探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述光產(chǎn)生單元由激光器和光纖耦合器連接組成；激光器用于發(fā)射波長為1550nm、功率為16dBm的激光；光纖耦合器用于將激光器發(fā)射的激光分成泵浦光和探測光。

進(jìn)一步的，所述光纖耦合器的分光比為50:50。

進(jìn)一步的，所述第一調(diào)制放大單元為相位調(diào)制器；相位調(diào)制器對泵浦光信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到寬度為40ns的相移光信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述第二調(diào)制放大單元由第一光電調(diào)制器和光纖放大器連接組成；第一電光調(diào)制器對第一調(diào)制放大單元輸出的相移光信號(hào)進(jìn)行脈沖調(diào)制得到脈沖調(diào)制信號(hào)；該脈沖調(diào)制信號(hào)包含兩個(gè)寬度為80ns的脈沖對信號(hào)，一個(gè)脈沖信號(hào)由40ns的相移光信號(hào)與40ns的0相移光信號(hào)組成，另一個(gè)脈沖信號(hào)為80ns的0相移光信號(hào)；光脈沖對信號(hào)經(jīng)過光纖放大器進(jìn)行信號(hào)放大。

進(jìn)一步的，所述第三調(diào)制放大單元為第二電光調(diào)制器，用于將探測光調(diào)制為抑制載波的雙邊帶信號(hào)；所述雙邊帶信號(hào)包含斯托克斯光和反斯托克斯光。

本發(fā)明所述的減小受激布里淵效應(yīng)增益譜線寬方法，如圖2所示，本發(fā)明方法最后探測到的是一對泵浦脈沖對的增益差。泵浦脈沖對是由兩個(gè)長度相同但相位不同的單脈沖組成。其中一個(gè)泵浦脈沖被相位調(diào)制成0和兩部分且兩部分都足夠長去保持激發(fā)的聲波場能夠恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，而另外一個(gè)參考脈沖則緊隨其后直接進(jìn)入傳感光纖。該泵浦脈沖對經(jīng)過EDFA的放大后和反向傳輸?shù)奶綔y光在傳感光纖中相遇激發(fā)受激布里淵散射。

如圖3所示，此時(shí)由于兩脈沖的公共部分僅用于形成穩(wěn)態(tài)的聲子，在對探測光接受到的兩次布里淵響應(yīng)做差后，泵浦脈沖和參考脈沖的公共部分對探測光功率的影響正好相互抵消。而當(dāng)探測光遇到傳感脈沖的相位部分時(shí)，此時(shí)布里淵散射光與探測光之間由相長干涉突變?yōu)橄嘞缮妫綔y光經(jīng)歷負(fù)的布里淵增益，當(dāng)把泵浦脈沖和參考脈沖經(jīng)歷的響應(yīng)做差后，本發(fā)明提出的方案得到的布里淵響應(yīng)顯劇提升，從而導(dǎo)致系統(tǒng)信噪比顯劇提高。此后，傳感脈沖激發(fā)的相位聲子會(huì)逐步趨向穩(wěn)態(tài)，使得泵浦脈沖對對連續(xù)探測光的響應(yīng)又慢慢正好相互抵消。通過濾波器濾出探測光的Stokes或Anti-Stokes邊帶，即可得知沿光纖長度分布的溫度或者應(yīng)力信息。

本發(fā)明還包括若干個(gè)偏振控制器，偏振控制器用于控制所述光信號(hào)對齊所述第一相位調(diào)制器、第一電光調(diào)制器和第二電光調(diào)制器的調(diào)制效率最高的軸。

圖4為本發(fā)明與其他不同脈寬的普通單脈沖方案的布里淵增益譜仿真曲線。從該圖可以看到，隨著脈寬的增加普通單脈沖方案的布里淵增益譜線寬減小，這是由于布里淵增益譜是由泵浦脈沖的頻譜與布里淵30 MHz的本征增益譜的卷積。泵浦脈沖在時(shí)域上的展寬對應(yīng)頻域上的壓縮。但是這種頻譜的壓縮一方面帶來系統(tǒng)空間分辨率的嚴(yán)重惡化，另一方面它也無法突破30 MHz本征增益譜線寬的極限。而本發(fā)明卻巧妙地通過兩次布里淵增益相減從而在數(shù)學(xué)上得到了更窄的布里淵增益譜和更高的峰值增益。

下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

圖5為本發(fā)明提出的一種布里淵分布式光纖傳感器及減小增益譜線寬方法的應(yīng)用實(shí)例圖。

如圖5所示，一波長為1550nm的窄線寬激光器輸出16dBm的激光束，此后被50：50的耦合器分成兩路，其中上邊路的連續(xù)光先經(jīng)過相位調(diào)制器（PM）做相位調(diào)制，然后通過電光調(diào)制器（EOM）后被調(diào)制成泵浦脈沖對，再經(jīng)過EDFA放大后經(jīng)環(huán)行器進(jìn)入傳感光纖的末端。而下邊帶的連續(xù)光先被電光調(diào)制器（EOM）調(diào)制為抑制載波的雙邊帶信號(hào)，即包含斯托克斯和反斯托克斯頻率的連續(xù)探測光，此后經(jīng)繞偏器后通過一隔離器進(jìn)入傳感光纖，在傳感光纖內(nèi)與反向傳輸?shù)谋闷置}沖對發(fā)生受激布里淵作用后經(jīng)過環(huán)形器進(jìn)入濾波器，連續(xù)探測光被濾出來的一個(gè)邊帶由光電探測器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出到示波器上。

傳感光纖為一段長度為24.454 km的普通單模光纖組成，其在室溫下的布里淵頻率約為10.868 GHz。為了消除統(tǒng)計(jì)誤差，25 ns普通單脈沖系統(tǒng)和本發(fā)明方案均進(jìn)行了20次獨(dú)立重復(fù)的實(shí)驗(yàn)。圖6(a)畫出了這20次獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)的平均布里淵增益譜線寬隨傳感光纖位置變化的曲線，由此圖可看出，25 ns普通單脈沖系統(tǒng)的布里淵線寬大約有51 MHz，而本發(fā)明提出的方案可以實(shí)現(xiàn)大約17 MHz的線寬，成功驗(yàn)證了本發(fā)明能夠?qū)⒉祭餃Y增益譜線寬減小到普通單脈沖方案的1/3。此外，圖6（b）是這20次獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)測得的布里淵頻移的標(biāo)準(zhǔn)差隨光纖位置變化的曲線，從圖中可看到，在相同的情況下本發(fā)明測得的布里淵頻移（溫度）誤差要比25 ns普通單脈沖要小的多，表明本發(fā)明提出的方案能夠測量更精確的分布式溫度或應(yīng)力信息，實(shí)現(xiàn)更小的頻率（溫度）誤差。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明在增益譜上的優(yōu)勢。下圖7（a-b）給出了25 ns普通單脈沖實(shí)施例與本發(fā)明實(shí)施例以2 MHz的頻率間隔掃描10.77 GHz到10.95 GHz的頻率區(qū)間后得到的布里淵增益隨位置和頻率變化的三維俯視圖。由圖7（a）可見，25 ns普通單脈沖實(shí)施例的布里淵增益在頻域上能量更加分散，顏色對比度更差，對應(yīng)著其線寬更寬信噪比更弱。而由圖7（b）可以看到，本發(fā)明的三維俯視圖的能量更加集中，且與邊緣無布里淵增益區(qū)域的顏色對比度更強(qiáng)，表明本發(fā)明有更窄的布里淵增益譜以及更高的布里淵增益。

為了驗(yàn)證本發(fā)明實(shí)施例并沒有惡化系統(tǒng)的空間分辨率指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)過程中在傳感光纖的尾端放置了兩段長2.5 m且間隔2.5 m的兩段加熱區(qū)域，溫度比室溫高14度左右，圖8（a）比較了兩種方案在非熱點(diǎn)區(qū)域的增益譜特性。由該圖可知，本發(fā)明的增益譜在線寬和信噪比上具有明顯的優(yōu)勢，其峰值增益是普通單脈沖方案的峰值增益的大概1.5倍，符合仿真結(jié)果。而圖8（b）擬合了兩種方案在兩段熱點(diǎn)區(qū)域附近的布里淵頻移，兩條曲線符合的很好表明兩種方案都可很好地實(shí)現(xiàn)2.5 m的空間分辨率，兩種方案具有相同的空間分辨率表明本發(fā)明并沒有惡化系統(tǒng)空間分辨率指標(biāo)。

本發(fā)明提供了一種布里淵分布式光纖傳感器及減小增益譜線寬方法，首次在分布式布里淵傳感領(lǐng)域?qū)⒉祭餃Y增益譜的～30 MHz 極限線寬進(jìn)一步減小到～17 MHz的同時(shí)沒有惡化系統(tǒng)空間分辨率指標(biāo)。并且在實(shí)現(xiàn)同樣空間分辨率的情況下，本發(fā)明的布里淵增益譜線寬是普通單脈沖方案的1/3但信噪比卻是傳統(tǒng)普通單脈沖方案的1.5倍。不僅于此，本發(fā)明的布里淵增益譜特性在高分辨率光譜儀、窄線寬光濾波器、布里淵放大器等領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，本發(fā)明必然會(huì)對布里淵相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生一定的影響，為推動(dòng)分布式布里淵傳感器的產(chǎn)業(yè)化提供便利。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。