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OptiSystem應(yīng)用：相位敏感光時域反射（Φ-OTDR）仿真

Φ-OTDR是一種基于相位變化的光時域反射技術(shù)，主要利用光脈沖在光纖中傳播時,由于瑞利散射，部分散射光將耦合到光纖纖芯中并以相反的方向傳播, 然后通過干涉儀觀測散射光與發(fā)射光的相位差異，從而分析光纖狀態(tài)和位置。由于其高靈敏度和分布式感知的特性，Φ-OTDR主要作為一種分布式光纖聲學(xué)/振動傳感器使用。

本案例利用OptiSystem仿真Φ-OTDR。

首先，我們搭建一個如圖1所示的系統(tǒng)布局。

圖1.Φ-OTDR系統(tǒng)布局

利用Φ-OTDR組件模擬基于瑞利散射的光纖振動傳感器的行為。該組件可用于感應(yīng)不同位置的多種振動。用戶輸入振動次數(shù)及其位置、光纖長度和光纖參數(shù)、激光特性和發(fā)射脈沖條件。然后，基于瑞利散射效應(yīng)的Φ-OTDR分量計算振動頻率和位置。如圖2-圖4所示，依次設(shè)置傳輸光纖、發(fā)射脈沖以及振動分布。

圖2.光纖參數(shù)設(shè)置

圖3.發(fā)射脈沖設(shè)置

圖4.振動分布設(shè)置

我們依次在光纖1、2和3次不同位置的振動，比較結(jié)果。

a） 只考慮1處位置振動的振幅分布

b） 只考慮1處位置振動的頻率分布

圖5.只考慮1處位置振動

a） 考慮2處位置振動的振幅分布

b） 考慮2處位置振動的頻率分布

圖6.考慮2處位置振動

a） 考慮3處位置振動的振幅分布

b） 考慮3處位置振動的頻率分布

圖7.考慮3處位置振動

我們也可以導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)中測量的瑞利散射數(shù)據(jù)。

圖8.導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)測量瑞利散射數(shù)據(jù)

圖9.導(dǎo)入數(shù)據(jù)后的振幅分布