一种脉冲光的光纤布里渊谱拟合方法

摘要

一种脉冲光的光纤布里渊谱拟合方法，采用布里渊光时域反射计传感测量系统测得传感光纤的布里渊谱频域采样值；对所测布里渊谱采样值{，k=1,2…N}采用如下（1）式函数进行拟合，。本发明可提高布里渊频移的检测精度，可同时获得光纤中声子衰减系数、光纤布里渊频移及光纤的散射脉冲光的相干时间三个参数。

主权项

一种脉冲光的光纤布里渊谱拟合方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：步骤A：采用布里渊光时域反射计(BOTDR)传感测量系统测得传感光纤的布里渊谱频域采样值{(f_k，S_k)，k＝1,2…N}，N为采样点数，f_k为布里渊谱的扫描检测频点，S_k为对应频点f_k处的布里渊谱样值，采样频率范围(Δf＝f_N‑f₁)至少为3倍的布里渊谱半值全宽(即3dB带宽)，并使布里渊谱峰值频率位于采样频率范围中心区域，确保采样值包含有一个完整的3dB带宽布里渊谱样值,其中△f为采样频率范围,f_N为布里渊谱的第N个扫描检测频点,f₁为布里渊谱的第1个扫描检测频点；步骤B：对所测布里渊谱采样值{(f_k，S_k)，k＝1,2…N}采用下式函数进行拟合，$\begin{array}{c}{S}_{SP}\left(f\right)=A\frac{\Gamma }{{(\Gamma /2)}^2+4{\pi }^2{(f-f_B)}^2}+A\frac{2e^{-\Gamma ·T/2}[{(\Gamma /2)}^2-4{\pi }^2{(f-f_B)}^2]cos\left[2\pi (f-f_B)T\right]}{T{[{(\Gamma /2)}^2+4{\pi }^2{(f-f_B)}^2]}^2}\\ -A\frac{4{\mathrm{\pi e}}^{-\Gamma ·T/2}\Gamma (f-f_B)\sin \left[2\pi (f-f_B)T\right]+2[{(\Gamma /2)}^2-4{\pi }^2{(f-f_B)}^2]}{T{[{(\Gamma /2)}^2+4{\pi }^2{(f-f_B)}^2]}^2}\end{array}$其中，A、Γ、f_B和T为待拟合参量，A为幅度系数、Γ为声子衰减系数、f_B为布里渊频移，T为散射脉冲光的相干时间，f为布里渊散射的斯托克斯光或反斯托克斯光与光源频率之差；上式右边第一项为洛仑兹函数，上式右边第二、三项为脉冲光带来的光谱展宽部分；可应用Levenberg‑Marquardt算法进行拟合；步骤C：将拟合完成后所得到的A、Γ、f_B和T的值代入上式，即为脉冲光的布里渊谱，Γ、f_B和T的值分别为所测得的光纤中的声子衰减系数、布里渊频移和散射脉冲光的相干时间。