内调制啁啾脉冲提升的低成本高SNR直接探测型φ-OTDR

本文主要探讨了一种创新的基于内调制啁啾脉冲的高信噪比（SNR）直接探测型相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）的设计和实现。在传统的OTDR系统中，信噪比(SNR)是关键性能指标，它直接影响到测量精度和可靠性。作者提出利用啁啾脉冲技术来增强系统性能，通过提高受激布里渊散射阈值，可以增加注入光的能量，从而提高探测信号中的直流成分，这有助于信号与噪声分离，显著提升信噪比。 内调制是指在光源内部进行的调制过程，通过这种方式产生的频率啁啾能够拓宽光谱，使得信号携带更多的信息。在设计的φ-OTDR系统中，通过控制内调制产生的频率范围，有效地优化了信噪比特性。作者提出了一种综合评判方法，对SNR的统计特性进行了深入分析，这对于理解和优化系统的性能至关重要。 实验部分，研究者采用了分布式反馈激光器作为光源，并利用可调谐滤波器对频率啁啾进行管理，以便于精确控制和调整。实验结果表明，与传统φ-OTDR系统相比，新设计的系统在信噪比上表现出相当的优势，信噪比期望值更高，且分布方差更小，这意味着测量的准确性和稳定性得到了显著提升。此外，该系统还具有成本低和结构简单的优点，这使其在实际应用中更具吸引力。 特别地，文章指出在实际应用中，可以考虑使用光纤布拉格光栅替代可调谐滤波器，进一步增强系统的灵活性，降低设备成本，拓宽了这种新型φ-OTDR技术在光纤通信领域的应用潜力。这项研究不仅提供了提高信噪比的新途径，也为光纤通信中的长距离、高精度测量提供了一个重要的工程解决方案。