铌酸锂波导电光强度调制器在布里渊光纤传感中的移频特性研究

"本文详细分析了电光强度调制器(EOIM)的光波移频特性，实验中使用了15 Gbit/s的铌酸锂波导电光强度调制器，实现了在1550 nm处11 GHz的光波移频。通过调整直流偏置电压，可以改变光波的强度，当直流偏置电压为6.5 V时，调制器的输出光强最小，一阶光波的相对光强最大，信噪比(SNR)最优，适合于分布式光纤传感中的布里渊信号相干检测。" 在光学通信和分布式光纤传感领域，电光强度调制器（EOIM）扮演着至关重要的角色。这种器件利用铌酸锂（LiNbO3）波导材料的电光效应，能够改变通过它的光波的强度，从而实现光信号的调制。布里渊光时域反射（Bragg scattering-based Optical Time-Domain Reflectometry, BOTDR）是一种高精度的分布式光纤传感技术，其中相干检测是提高其传感性能的关键。为了实现这一目标，需要一个具有特定布里渊频移的参考光。 本文特别关注的是EOIM的移频特性，即它如何将光波的频率从一个值转换到另一个值。在15 Gbit/s的数据速率下，对1550 nm波长的光波进行了11 GHz的移频实验。实验结果显示，通过调节施加在铌酸锂波导调制器上的直流偏置电压，可以控制不同阶次光波的强度。关键发现是，当直流偏置电压设置为6.5 V时，调制器的整体输出光强达到最小，而具有布里渊频移的一阶光波的相对强度最大，这使得信噪比达到最高。高信噪比对于从噪声中提取微弱的布里渊散射信号至关重要，因此这样的设置特别适用于分布式光纤传感系统中的布里渊信号的相干检测。 布里渊分布式光纤传感技术利用光纤自身的布里渊散射作为传感元件，可以实时监测沿光纤分布的温度和应力变化。这种技术在结构健康监测、地质灾害预警、石油和天然气管道监控等多个领域有广泛应用。通过优化EOIM的性能，可以进一步提升布里渊传感系统的精度和可靠性。 该研究深入探讨了铌酸锂波导电光强度调制器在移频操作中的应用，尤其是在分布式光纤传感系统中的作用，提供了提高系统性能的策略。通过精确控制调制器的直流偏置电压，可以实现最佳的光波移频和信噪比，这对实现高灵敏度的布里渊光纤传感具有重要意义。