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光纤分布式布里渊散射传感技术的发展
作者：高宏等
来源：《科技资讯》2014年第24期
摘 要：随着对光纤中非线性效应的不断研究，布里渊散射由于可以同时测量外界环境的温度和应变且测量范围与测量精度均较高，使得其在光纤分布式传感领域得到了广泛的重视和研究。本文介绍了光纤布里渊散射的传感原理，综述了基于布里渊光时域反射、布里渊光时域分析和布里渊光频域分析的光纤分布式传感技术的原理及进展，最后从用户需求方面对光纤分布式布里渊散射传感技术的未来发展方向进行了展望。
关键词：布里渊光时域反射 布里渊光时域分析 布里渊光频域分析 布里渊散射 分布式光纤传感
中图分类号：O437.2；O4-1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0030-02
光纤传感器（Fiber Optical Sensor）是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有着本质区别。光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质[1]。具有电绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、非侵入性、高灵敏度和容易实现对被测信号的远程监控等优点。 在基于非线性光学中散射机理的远距离分布式光纤传感测量中，由于光纤既充当了传感器又充当了信号传输通道，因此具有非常突出的优势。目前所开展的研究工作主要在三个方向，它们的理论基础分别是光纤中的背向布里渊散射、喇曼散射和瑞利散射。这三个方向中，基于布里渊散射的分布式传感技术具有测量范围大、测量精度高及空间分辨率高的特点，因此更为人们关注。当前基于光纤布里渊散射机理的分布式传感技术的研究热点主要包括：布里渊光时域反射（BOTDR）技术、布里渊光时域分析（BOTDA）技术以及布里渊光频域分析（BOFDA）技术。
1 光纤布里渊散射的传感原理
布里渊散射（Brillouin Scattering）是指入射到光纤中的光波与光纤内的弹性声波发生相互作用而产生的一种光散射现象。光纤分布式布里渊散射传感就是利用其背向散射信号来实现对外界物理量的测量。当入射到光纤中的激光功率达到布里渊散射阈值时，背向布里渊散射光信号随之产生。若光纤所处环境的温度发生变化或外界作用力导致光纤轴向应变变化时，光纤中原来的背向布里渊散射光的频率和强度也将随之发生变化。
经过理论推导，可以建立背向布里渊散射光的频率（用νB表示）、强度（用功率PB表示）与温度、应变关系的模型：
光纤分布式布里渊散射传感技术的发展
