布里渊散射及BOTDR原理

布里渊散射及BOTDR学号：学生：光纤中的散射布里渊散射力学量子物理学分子由于布朗运动产生噪声，其压力差使折射率变化，对光产生自发散射。压力差和折射率的周期性变化，光波和声波产生多普勒效应，使频率发生变化。一个泵浦光子转换成一个新的频率较低的斯托克斯光子并同时产生一个新的声子。一个泵浦光子吸收成一个声子的能量并转换成一个新的频率较高的反斯托克斯光子。自发布里渊传感原理假设光纤的入射光场和光纤中分子热运动引起的周期性压力扰动分别为：（1）（2）光纤中散射光波场符合下述波动方程：（3）（4）（5）（6）将（5）、（6）代入（4），可得（7）（8）联立（1）、（2）和（8）式，可得实际上，声波在光纤介质中的衰减特性使得布里渊散射谱具有一定的宽度，且呈现为洛仑兹曲线形态：布里渊频移与温度和应变的关系光纤中的声速：布里渊强度与温度和应变的关系频移、光功率随温度、应变的变化：布里渊散射光频移会随着温度和光纤应变的上升而线性增加：fB=fB0+fTT(℃)+fεε(με)布里渊散射光功率会随温度的上升而线性增加,随应变增加而线性下降：PB=PB0+PTT(℃)+Pεε(με)通过测量布里渊散射光频移和光功率，就可以求得被测点的温度和应变大小。微波外差检测的BOTDR系统谢谢！