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APD检测Golay编码BOTDR系统的建模分析与优化设计

李永倩 王文平 李晓娟 范寒柏

李永倩, 王文平, 李晓娟, 范寒柏. APD检测Golay编码BOTDR系统的建模分析与优化设计[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1122002-1122002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1122002
引用本文: 李永倩, 王文平, 李晓娟, 范寒柏. APD检测Golay编码BOTDR系统的建模分析与优化设计[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1122002-1122002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1122002
Li Yongqian, Wang Wenping, Li Xiaojuan, Fan Hanbai. Modeling analysis and optimization design of a Golay coding Brillouin Optical Time Domain Reflectometer system with APD detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11): 1122002-1122002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1122002
Citation: Li Yongqian, Wang Wenping, Li Xiaojuan, Fan Hanbai. Modeling analysis and optimization design of a Golay coding Brillouin Optical Time Domain Reflectometer system with APD detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11): 1122002-1122002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1122002

APD检测Golay编码BOTDR系统的建模分析与优化设计

doi: 10.3788/IRLA201746.1122002
基金项目: 

国家自然科学基金(61377088);河北省自然科学基金(F2014502098,F2015502059);中央高校基本科研业务费专项资金(2014XS77)

详细信息
    作者简介:

    李永倩(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光通信与光传感方面的研究。Email:liyq@ncepu.edu.cn

  • 中图分类号: TN929.11

Modeling analysis and optimization design of a Golay coding Brillouin Optical Time Domain Reflectometer system with APD detector

  • 摘要: 针对传统单脉冲布里渊光时域反射系统信号微弱、性能提升受限的问题,提出了一种雪崩光电二极管(APD)检测器本地外差检测的格雷(Golay)编码布里渊光时域反射系统。分析了Golay码应用于该系统的编解码原理及系统外差检测原理,讨论了光纤受激布里渊散射阈值对编码系统平均入纤功率的限制,推导了系统信噪比的数学表达式,研究系统信噪比与APD倍增因子、编码长度的关系,分别得到了APD最佳倍增因子和系统最佳编码长度的表达式。MATLAB仿真结果表明,选用带宽为500 MHz的APD光电检测器和峰值功率50 mW、脉冲宽度100 ns的入纤脉冲时,系统APD倍增因子和编码长度均存在最佳值,系统最佳编码长度的确定不仅依赖于系统的散粒噪声和热噪声功率,还由光纤受激布里渊散射阈值共同决定。经优化计算得,该系统的APD最佳倍增因子为5,最佳编码长度为128位时,在25 km光纤末端的系统信噪比比传统单脉冲系统提高了26.42 dB,温度和应变分辨率分别达到了1.60℃和35.48。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-10
  • 修回日期:  2017-04-20
  • 刊出日期:  2017-11-25

APD检测Golay编码BOTDR系统的建模分析与优化设计

doi: 10.3788/IRLA201746.1122002
    作者简介:

    李永倩(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光通信与光传感方面的研究。Email:liyq@ncepu.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金(61377088);河北省自然科学基金(F2014502098,F2015502059);中央高校基本科研业务费专项资金(2014XS77)

  • 中图分类号: TN929.11

摘要: 针对传统单脉冲布里渊光时域反射系统信号微弱、性能提升受限的问题,提出了一种雪崩光电二极管(APD)检测器本地外差检测的格雷(Golay)编码布里渊光时域反射系统。分析了Golay码应用于该系统的编解码原理及系统外差检测原理,讨论了光纤受激布里渊散射阈值对编码系统平均入纤功率的限制,推导了系统信噪比的数学表达式,研究系统信噪比与APD倍增因子、编码长度的关系,分别得到了APD最佳倍增因子和系统最佳编码长度的表达式。MATLAB仿真结果表明,选用带宽为500 MHz的APD光电检测器和峰值功率50 mW、脉冲宽度100 ns的入纤脉冲时,系统APD倍增因子和编码长度均存在最佳值,系统最佳编码长度的确定不仅依赖于系统的散粒噪声和热噪声功率,还由光纤受激布里渊散射阈值共同决定。经优化计算得,该系统的APD最佳倍增因子为5,最佳编码长度为128位时,在25 km光纤末端的系统信噪比比传统单脉冲系统提高了26.42 dB,温度和应变分辨率分别达到了1.60℃和35.48。

English Abstract

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