隨著光纖技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,構(gòu)建具有更完善的性能、更適應(yīng)大型工程應(yīng)用監(jiān)測的大型分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò),具有重要的研究價(jià)值和工程意義。在此背景下,論文提出了一種基于波長可調(diào)諧光時(shí)域反射儀(TOTDR)的時(shí)分/波分復(fù)用(TWDM)光纖傳感技術(shù)方案,通過對TOTDR、超弱反射光纖布拉格光柵(UW-FBG)、光纖切趾等核心技術(shù)的理論分析與實(shí)驗(yàn)制備,成功搭建了基于時(shí)分/波分復(fù)用的光纖傳感系統(tǒng)在大容量分布式光纖光柵傳感和無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)在線監(jiān)測中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。為了提高上述傳感系統(tǒng)的空間分辨率,論文提出了基于可調(diào)諧鎖模光纖激光器的超窄脈沖TOTDR技術(shù)方案,并對基于硅基液晶(LCoS)的可調(diào)諧鎖模光纖激光器進(jìn)行了深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。論文所完成的主要工作如下:(1)基于分布反饋激光器(DFB)陣列的波長可調(diào)諧光時(shí)域反射儀的研制。設(shè)計(jì)了基于DFB激光器陣列可調(diào)諧光源模塊,研制了光源模塊樣機(jī)并對其性能進(jìn)行了測試,該光源模塊可以實(shí)現(xiàn)10ns～10us的脈沖輸出,輸出功率在-30dBm～8.8dBm的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),波長調(diào)諧范圍時(shí)27nm,調(diào)諧精度1.4 pm。設(shè)計(jì)并優(yōu)化了動(dòng)態(tài)范圍可調(diào)的低噪聲、寬帶...

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 光纖傳感技術(shù)的發(fā)展
        1.2.1 光纖傳感技術(shù)的分類與基本特點(diǎn)
        1.2.2 光纖傳感關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展
    1.3 課題的主要研究目的和意義
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
2 基于DFB陣列的TOTDR的研制及性能測試
    2.1 引言
    2.2 光時(shí)域反射儀的基本原理和主要性能指標(biāo)
        2.2.1 波長可調(diào)光時(shí)域反射儀的工作原理
        2.2.2 瑞利后向散射原理
        2.2.3 反射動(dòng)態(tài)范圍
        2.2.4 散射動(dòng)態(tài)范圍
        2.2.5 事件盲區(qū)
        2.2.6 采樣分辨率
        2.2.7 確定最小反射事件間隔的方法
        2.2.8 波長調(diào)諧特性
    2.3 基于DFB激光器陣列的可調(diào)諧窄帶光源模塊的設(shè)計(jì)
        2.3.1 DFB激光器陣列的工作原理
        2.3.2 基于DFB激光器陣列的可調(diào)諧窄帶光源模塊設(shè)計(jì)
    2.4 可變增益線性脈沖光電檢測系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
        2.4.1 單路脈沖光電探測電路的設(shè)計(jì)
        2.4.2 單路脈沖光電探測電路的仿真分析
        2.4.3 可變增益線性脈沖放大電路的設(shè)計(jì)
    2.5 基于DFB激光器陣列的TOTDR的總體設(shè)計(jì)方案
    2.6 基于DFB激光器陣列的TOTDR的研制與性能測試
        2.6.1 可調(diào)諧窄帶光源的樣機(jī)制作和性能測試
        2.6.2 可調(diào)諧光時(shí)域反射儀的樣機(jī)制作和性能測試
    2.7 本章小結(jié)
3 切趾光纖光柵的二次曝光制作系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 切趾光柵的設(shè)計(jì)與特性分析
        3.2.1 耦合模的理論分析
        3.2.2 光纖光柵的傳輸矩陣法
        3.2.3 二次曝光法切趾光纖光柵的數(shù)學(xué)描述
        3.2.4 二次曝光法切趾光纖光柵的仿真分析
    3.3 基于動(dòng)態(tài)光學(xué)遮蔽板的切趾光柵二次曝光制作系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)研究
        3.3.1 切趾光柵制作系統(tǒng)的總體方案
        3.3.2 動(dòng)態(tài)光學(xué)遮蔽板的設(shè)計(jì)和控制函數(shù)
        3.3.3 切趾光柵的實(shí)驗(yàn)研制和測試分析
    3.4 本章小節(jié)
4 基于TOTDR的光纖分布式傳感系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)研究
    4.1 引言
    4.2 波分時(shí)分復(fù)用傳感網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
    4.3 波分時(shí)分復(fù)用方式的傳輸特性研究
        4.3.1 TDM復(fù)用度分析——反射損耗和光纖衰減
        4.3.2 TDM復(fù)用度分析——光柵串?dāng)_
        4.3.3 TDM復(fù)用度分析——信噪比
        4.3.4 TWDM的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法和系統(tǒng)容量分析
    4.4 超弱光纖光柵的制作
    4.5 基于TOTDR的光纖分布式傳感系統(tǒng)的系統(tǒng)總體方案
    4.6 基于TOTDR的光纖傳感系統(tǒng)的搭建與測試
        4.6.1 TOTDR的光纖傳感系統(tǒng)的搭建
        4.6.2 波長解調(diào)特性和超弱光纖光柵的空間位置定位
        4.6.3 TDM復(fù)用能力測試
        4.6.4 溫度傳感實(shí)驗(yàn)
        4.6.5 TWDM復(fù)用能力估算
    4.7 本章小結(jié)
5 基于TOTDR和光纖光柵的PON在線監(jiān)控系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)研究
    5.1 引言
    5.2 PON網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)要求
        5.2.1 PON光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        5.2.2 PON光網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求
    5.3 基于TOTDR和光纖光柵的PON在線監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案
    5.4 基于TOTDR和光纖光柵的PON監(jiān)控系統(tǒng)的搭建與性能測試
        5.4.1 傳統(tǒng)OTDR監(jiān)測PON網(wǎng)絡(luò)的性能測試
        5.4.2 基于光纖光柵的終端濾波器的制作
        5.4.3 監(jiān)控系統(tǒng)的搭建與分支路識別能力測試
        5.4.4 TDM復(fù)用監(jiān)測能力測試
        5.4.5 WDM復(fù)用監(jiān)測能力測試
        5.4.6 1×64 PON監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
    5.5 本章小結(jié)
6 用于光纖光柵傳感系統(tǒng)的可調(diào)諧窄脈沖光源的研究
    6.1 引言
    6.2 基于LCoS的可調(diào)諧光學(xué)濾波器設(shè)計(jì)與研制
        6.2.1 純相位型液晶空間光調(diào)制器的基本原理
        6.2.2 基于閃耀光柵原理實(shí)現(xiàn)LCoS寬帶可調(diào)諧濾波器的方法
        6.2.3 基于硅基液晶的可調(diào)諧光學(xué)濾波器的性能測試
    6.3 被動(dòng)鎖模光纖激光器的理論模型和數(shù)值分析
        6.3.1 被動(dòng)鎖模光纖激光器的基本原理
        6.3.2 基于SESAM被動(dòng)鎖模光纖激光器的理論模型
        6.3.3 基于SESAM被動(dòng)鎖模光纖激光器的數(shù)值模擬
    6.4 基于LCoS的寬帶可調(diào)諧鎖模光纖激光器實(shí)驗(yàn)研制及性能測試
        6.4.1 基于LCoS的寬帶可調(diào)諧鎖模光纖激光器的系統(tǒng)搭建
        6.4.2 基于LCoS的寬帶可調(diào)諧鎖模光纖激光器的性能測試和分析
    6.5 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 本文的主要研究內(nèi)容
    7.2 下一步擬開展的研究工作
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：4051946