Волоконная интерферометрия рассеянного излучения и ее применение для регистрации акустических воздействий

• Автор: Алексеев, Алексей Эдуардович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 282 с. : ил.

Посвящается моему отцу Эдуарду Ивановичу Алексееву

Оглавление
Введение

Г лава 1. Статистические закономерности интенсивности обратно -

рассеянного волокном излучения

1.1. Модель рассеивающей среды

1.2. Автокорреляционная функция излучения полупроводникового лазера

1.3. Усредненная интенсивность обратно - рассеянного волокном

излучения

1.3.1. Интенсивность полностью поляризованного обратно -рассеянного излучения

1.3.2. Интенсивность частично поляризованного обратно -
рассеянного излучения
1.4. Дисперсия интенсивности обратно - рассеянного волокном излучения
1.4.1. Дисперсия полностью поляризованного обратно - рассеянного излучения
1.4.2. Дисперсия частично поляризованного обратно - рассеянного излучения
1.5. Плотность распределения интенсивности монохроматического обратно
- рассеянного излучения
1.5.1. Случай полностью поляризованного обратно - рассеянного излучения
1.5.2. Случай частично поляризованного обратно - рассеянного излучения
1.6. Плотность распределения интенсивности квазимонохроматического
обратно - рассеянного излучения
1.6.1. Случай полностью поляризованного обратно - рассеянного излучения
1.6.2. Случай частично поляризованного обратно - рассеянного излучения

1.7. Математическое моделирование процесса обратного - рассеяния квазимонохроматического излучения
1.8. Экспериментальный метод получения статистически независимых распределений коэффициентов рассеяния
1.9. Экспериментальное исследование статистических распределений интенсивности обратно - рассеянного излучения
1.10. Выводы
Глава 2. Усредненная спектральная плотность мощности шума (СПМШ) интенсивности на выходе ВИРИ
2.1. Усредненная СПМШ интенсивности на выходе одноканального ВИРИ
2.2. Усредненная СПМШ интенсивности на выходе двухканального ВИРИ
2.3. Предельные значения средней СПМШ интенсивности на выходе

2.4. Экспериментальное исследование усредненной СПМШ интенсивности
на выходе двухканального ВИРИ
2.5. Выводы
Глава 3. Среднее отношение сигнала к шуму для ВИРИ при внешнем гармоническом воздействии на оптическое волокно
3.1. Средняя мощность полезного сигнала на выходе одноканального
ВИРИ при внешнем гармоническом фазовом воздействии
3.2. Сравнение средней мощности полезного сигнала на выходе одноканального ВИРИ и интерферометра Маха - Цендера
3.3. Средняя мощность полезного сигнала на выходе двухканального
ВИРИ при внешнем гармоническом фазовом воздействии
3.4. Связь средней мощности полезного сигнала на выходе ВИРИ с дисперсией интенсивности рассеянного излучения по ансамблю независимых рассеивающих участков
3.5. Среднее отношение сигнала к шуму (ОСШ) для одноканального и двухканального ВИРИ при внешнем гармоническом воздействии на оптическое волокно

эквивалентными распределениями коэффициентов рассеяния центров {/?}.
Вычислим среднее значение интенсивности на выходе рассеивающей среды по ансамблю независимых распределений коэффициентов рассеяния центров {р}, оно показано пунктирной линией на рисунке 1.2. Данная процедура аналогична вычислению среднего значения рефлектограммы когерентного рефлектометра, в предположении малого затухания в среде.
Пусть в рассматриваемый отрезок рассеивающей среды (оптического волокна ) длиной Ь вводится излучение полупроводникового лазера, аналитическое представление вектора напряженности электрического поля которого может быть записано в виде [35] (1.3), (1.4). Отклик фотоприемника, регистрирующего излучение, определяется средней по времени интенсивностью. Мгновенное значение интенсивности определяется как квадрат аналитического сигнала. Так как несущая частота со0 не влияет на итоговую интенсивность, регистрируемую фотоприемником, то дальнейший анализ можно вести с использованием только вектора комплексной амплитуды (1.4). Вектор комплексной амплитуды поля излучения источника, падающего на рассеивающий центр, расположенный на удалении гот начала волокна, можно записать в виде
где Р(^) - матрица Джонса, описывающая изменение состояния поляризации излучения при его распространении вдоль оси волокна г , а - погонный коэффициент затухания мощности излучения в волокне, к = а>0/с - постоянная распространения излучения, V - групповая скорость излучения. Комплексная
амплитуда поля излучения в начале волокна, рассеянного центром, расположенным на расстоянии г от начала волокна, может быть записана в виде:
поляризации излучения, при его распространении до точки г и обратно. При
[А1 ]:
(1.18),