预抽运脉冲与差分脉冲对BOTDA技术在分布式光纤传感中的新突破

"基于BOTDA的分布式光纤传感技术新进展" 布里渊光时域分析（Brillouin Optical Time-Domain Analysis，BOTDA）是一种重要的分布式光纤传感技术，广泛应用于结构健康监测、地质灾害预警等领域。它利用光纤中的受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）现象来获取沿光纤分布的温度和应变信息。SBS是光在光纤中传播时与介质相互作用产生的非线性效应，通过分析返回的信号，可以实现长距离、高精度的测量。 传统的BOTDA技术面临一些限制，如空间分辨率较低、测量精度有限以及信噪比较低。为了克服这些挑战，研究者提出了预抽运脉冲BOTDA (Pre-Pumped Pulse BOTDA, PPP-BOTDA) 和差分脉冲对BOTDA (Differential Pulse Pair BOTDA, DPP-BOTDA)。PPP-BOTDA通过预先注入脉冲来增强信号强度，从而提高SNR，而DPP-BOTDA则采用特定的脉冲对结构，通过减小噪声影响，提高空间分辨率和精度。这两种技术的实现方式各有特色，且都显示出了相对于传统BOTDA的显著优势。 此外，为了实现更精确的温度和应变同时测量，研究者利用了特殊类型的光纤，如保偏光纤（Polarization-Maintaining Fiber, PMF）和光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber, PCF）。PMF能够保持光的偏振状态，有利于区分温度和应变的影响，而PCF具有独特的光传播特性，可以增强SBS效应，提升测量敏感度。这些光纤材料的应用为分布式光纤传感提供了新的可能性，使得系统在复杂环境下的应用更具优势。 BOTDA技术的最新进展体现在提高测量性能和拓展应用领域两方面，新技术如PPP-BOTDA和DPP-BOTDA的出现，以及特殊光纤的应用，极大地推动了分布式光纤传感技术的发展，为实际工程应用提供了更高效、准确的监测手段。随着技术的不断进步，预计未来还会出现更多创新性的解决方案，进一步提升光纤传感器的性能和可靠性。