[发明专利]一种精确估计EOM脉冲调制型BOTDR系统信噪比的方法

摘要

一种精确估计EOM脉冲调制型BOTDR系统信噪比的方法，包括以下步骤：将EOM调制后的脉冲光看作为理想脉冲光与连续泄漏光的叠加，确定调制脉冲光峰值功率Pp与泄漏功率Pb、脉宽W，以及传感光纤的长度L，则理想脉冲光峰值功率为Pp-Pb，连续泄漏光的恒定功率为Pb，EOM消光比为ER＝Pp/Pb；根据自发布里渊散射机理，理想脉冲光激发的自发布里渊散射谱在中心频率处的功率满足一定的公式；本发明将电光强度调制器调制所得脉冲光视为理想消光比的脉冲光与泄漏光的叠加，视光纤为线性系统，分别获得理想消光比脉冲光与泄漏光产生的自发布里渊散射光，考察相干探测方式获取信号时泄漏光对功率曲线均方根误差产生的影响，获知BOTDR系统信噪比。

主权项

1.一种精确估计EOM脉冲调制型BOTDR系统信噪比的方法，其特征是包括以下步骤：1)将EOM调制后的脉冲光看作为理想脉冲光与连续泄漏光的叠加，确定调制脉冲光峰值功率P_p与泄漏功率P_b、脉宽W，以及传感光纤的长度L，则理想脉冲光峰值功率为P_p-P_b，连续泄漏光的恒定功率为P_b，EOM消光比为ER＝P_p/P_b；2)根据自发布里渊散射机理，理想脉冲光激发的自发布里渊散射谱在中心频率处的功率满足式(1)：P′_B(z)＝P_p(1-1/ER)α_BS(cW/n)(1/π)tan^-1(2B/Δv_B)exp(-2αz)    (6)而泄漏光激发的自发布里渊散射谱在中心频率处的功率满足式(2)：P″_B＝P_bα_BS(1-exp(-2αL))/α(1/π)tan^-1(2B/Δv_B)              (7)其中，z是距离光纤起始端的长度，α_B是布里渊散射系数，S是背向散射选择比，α是光纤衰减系数，c是真空中的光速，n是传感光纤的折射率，B是扫频带宽，Δv_B是自发布里渊散射谱的带宽；3)根据相干探测理论，确定光电探测器将步骤2)中所得的总光电流满足式(3)其中，η是光电探测器的量子效率，e是单个电子的电量，h是普朗克常数，v_s为入射光频率，v_L与P_L分别为本地参考光的频率与功率，v_B为布里渊散射光的中心频率，θ′_i是理想脉冲光电流的初始相位，θ″_i是泄漏光电流的初始相位，θ_i＝θ′_i-θ″_i是两者的相位差，由P′_B、P″_B、α、_z、θ′_i和θ″_i决定，Is(z)=2(ηehvs)PB′(z)PL+PB′′PL+2cosθiPLPB′(z)PB′′]]>为总光电流的幅度；4)根据窄带信号功率均方根误差ΔP(z)＝δ(I_S²(z)+δ²)^1/2R                       (9)根据步骤3)中所得光电流振幅I_s(z)，确定功率均方根误差ΔP(z)，其中δ²＝2eBP_Lηe/(hv_S)，R为光电探测器电阻阻值；5)根据信噪比公式确定EOM脉冲调制型BOTDR的信噪比，N为重复测量次数，为理想目标功率曲线，ΔP_i(z)为第i次测量所得功率曲线的均方根误差，得到光纤上z位置处的信噪比：SNR(z)=NηhvSPB′(z)2B(ηhvS)PB′(z)[1+n(1-exp(-2αL))/αcW(ER-1)exp(2αz)]+B2---(10).]]>