一、布里渊散射的最近进展（论文文献综述）
张怡松[1]（2021）在《基于受激布里渊散射的分布式光纤传感系统关键技术研究》文中指出几十年来,基于布里渊光纤散射的分布式应变和温度传感技术,已经引起了广泛的关注。迄今为止,已经采取了多种方法来获取有关布里渊增益谱（BGS）分布的信息,从中可以得出应变或温度变化的幅度和位置。其中的布里渊光学时域分析（BOTDA）性能甚至达到了亚厘米级的空间分辨率。但是,实用的BOTDA分布式应变和温度传感技术存在测量时间长,温度与应变同时测量互相干扰,现场测试时需要的准备工作繁琐复杂等不足。论文比较了各种布里渊传感器的性能。分析布里渊散射过程BOTDA系统的功率阈值与主要性能参数。根据受激布里渊散射理论,仿真了布里渊散射频谱与三波耦合模型。针对BOTDA系统进行设计,详细分析了 IQ调制器,SOA脉冲调制器,脉冲光光纤放大器,微波信号源等关键实验器材的参数选择与型号选取,从而完成了系统的初步参数设计。基于以上分析,搭建了测试光纤长度为22.5km的BOTDA分布式传感系统。对于泵浦脉冲光伴随的连续泄露光,光信号偏振态混乱和系统非局域效应等带来的噪声,理论分析了各自产生噪声的原因及对系统的影响,针对性的提出了提高脉冲光消光比,偏振控制器改善偏振态和提高探测光单边带信号的抑制比来减少噪声的实验方案。得到了消光比40dB的泵浦脉冲光和载波抑制比30dB,谐波抑制比24dB的高抑制比的单边带探测光。针对数据采集器采样率,检测时间与信噪比的矛盾,对光电探测器采集到的时域信号进行频谱和时域分析,并针对时域信号噪声的特点提出了使用MATLAB进行叠加平均处理降噪的方案,实验结果能够很好的改善时域噪声。论文还梳理了 BOTDA系统的数据处理流程。论文研究布里渊频移与温度/应变的关系。实现了 BOTDA系统的光纤布里渊本征增益谱温度测量,验证系统22.5km的传感距离,布里渊频移量与所得温度变化量的线性关系。通过仿真验证了温度变化区域定位方法,仿真结果与理论分析一致,取得了较好的仿真效果。
田荫华[2]（2021）在《材料磁子、声子特性的布里渊散射研究》文中指出由于自旋波频率处于微波频段,目前基于磁性纳米材料和微加工技术实现的自旋波器件越来越有应用前景。因在微波频段下自旋波（磁子）和晶格振动（声子）的波长均为百纳米量级,这使得微波频段的磁子-声子耦合成为调控自旋波和实现信息传递的方式。布里渊散射（BLS）可以通过光学散射方法无损伤地实现磁子、声子的波矢分辨测试,从而实现材料的磁性和弹性研究。因此我们在改善BLS散射谱的基础上,开展了材料中磁子、声子特性及其随温度变化规律和磁子-声子耦合现象的研究。得到的主要结论如下:1.在BLS散射谱信号改善方面,提出了提高分辨率和信噪比的方法和利用柔性缓冲层提高薄膜表面波的信号强度的方法。通过改变Fabry-Pérot干涉仪扫描幅度进行多次扫描,把多次扫描的BLS谱叠加,提升了BLS的频谱分辨率。四个不同扫描幅度的BLS谱叠加后,峰位的拟合误差可减小一半。通过在Fe Ni薄膜和Si基底之间加入柔性高分子缓冲层,使表面声波的BLS谱强度增加4.7倍。2.通过BLS峰值频率、半高宽和强度的变化研究了磁性材料中磁子的温度依赖特性。其中钇铁石榴石（YIG）块体和Fe Ni薄膜的磁子散射峰频率都随温度升高而降低,BLS谱的峰强度都随着温度的升高而增强,Fe Ni薄膜磁子散射峰的半高宽随着温度的增加而逐渐降低。磁子谱的变化规律与描述磁性材料温度依赖关系的居里定律相符。3.研究了材料的声子变温特性。声子的BLS峰频率随着温度增加呈增大趋势,对比发现Si的声子频率随温度的变化比YIG更加明显,这和材料的弹性性质有关。4.用BLS研究了热激发磁子和声子的耦合现象。通过改变外加磁场,连续调控磁性材料的磁子频率,使磁子和声子能量接近来研究磁子-声子的耦合现象。在磁子和声子色散曲线的交叉位置,磁子的BLS峰发生了约0.3 GHz劈裂。这表明磁子和声子发生了耦合。
李璇[3]（2021）在《微型光纤干涉仪与分布式光纤传感技术的研究》文中研究指明随着经济全球化和信息技术的发展,信息已经成为当代社会最重要的资源。特别是近年来互联网技术、5G技术等新一代信息技术的迅速崛起,进一步推动了物联网产业的高速发展。伴随着IPV6以及WIFI技术的发展和普及,光纤作为信号传输的优质介质,由于本身就有着耐腐蚀、电绝缘、成本低、抗干扰等优良特性,被不断开发出许多新的应用方式,如光纤器件、光纤传感等,在环保监测、水利、医疗、军事、地质勘探等领域得到了广泛的使用。为了顺应光纤器件与光纤传感的发展需求,对其若干的关键问题进行深入研究是具有重大意义的。本文选取了微型光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）与布里渊散射光时域反射仪（BOTDR）的一些关键问题进行研究。微型光纤MZI的关键问题主要为此类干涉仪的光谱波长变化易受外界环境变化影响,微型光纤MZI的应用场景受到限制;BOTDR系统的关键问题主要为如何克服在进行信号解调时存在的空间分辨率与频率分辨率之间的矛盾。针对以上问题,为拓展微型光纤MZI的应用场景,本文对微型光纤MZI的结构进行优化,提出一种具有制备高稳定性器件的可能性的基于环形光纤的微型光纤MZI;为提供实验平台基础,设计搭建了利用声光调制器调制的点频法BOTDR实验平台;为克服在进行信号解调时存在的空间分辨率与频率分辨率之间的矛盾,提出一种平滑伪魏格纳-威利分布（SPWVD）和四参数粒子群优化（PSO）的联合算法,本文所取得的主要研究成果为:1.提出一种基于环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪,通过仿真模拟与实验测量等方式分析其工作原理,发现其与传统的基于模间干涉的微型干涉仪相比,可以通过控制环形光纤的长度与环形纤芯的厚度以改变在传输过程中环形光纤各处位置的光场分布,进而控制其在干涉过程中的各项指标,如场强、消光比以及自由光谱范围等。同时,为了探究此类干涉仪的实际应用,通过实验测量对干涉仪对温度与折射率的传感性能进行了分析,发现当选用基于纤芯内外径之比约为0.61,长度为5000 μm的环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪时,干涉仪对某些外部环境温度与折射率的敏感度较低,且干涉光谱消光比可达到15.0 dB,因此此种干涉仪具有制备高稳定性器件的可能性,在未来的工作中,可对该结构进行更多的改进,以被开发并应用到更多领域中。2.搭建了利用声光调制器调制的点频法布里渊光时域反射（BOTDR）系统实验平台。与传统的利用电光调制器调制的扫频法BOTDR系统相比,声光调制器调制的脉冲信号消光比较高,且调制性能更加稳定,可以用于长时间的测量。同时,点频法BOTDR系统在数据采集过程中仅需采集一组数据即可得到光纤沿线布里渊频谱,与需要采集多组数据的扫频法BOTDR系统相比,可以节省测量时间,这有利于实时反应待测光纤周边环境变化信息。由测量结果可知,通过此系统得到的结果符合实际应用的要求,这为后续将此BOTDR系统进行进一步优化提供了实验平台基础。3.提出一种平滑伪魏格纳-威利分布（SPWVD）和四参数粒子群优化（PSO）的联合算法,其主要是用于在BOTDR系统提取光纤沿线布里渊频移时同时提升频率分辨率与空间分辨率的测量精度,减少数据采集与处理时间。通过理论分析与实验验证可知,基于SPWVD和四参数PSO的联合算法的BOTDR系统与传统的利用快速傅里叶变换与列文伯格-马夸尔特算法提取布里渊频移的BOTDR系统相比,可以节省测量时间,减少累加去噪的周期以及抑制频率分辨率与空间分辨率间的矛盾。同时,利用四参数PSO算法拟合布里渊增益谱时,无需设定初值即可完成对布里渊频移的提取,这减少了提前准备的时间。因此,基于SPWVD和四参数PSO的联合算法的BOTDR系统可以抑制频率分辨率与空间分辨率间的矛盾,节约采集与处理数据的时间以及提高测量精度。
孟冲[4]（2021）在《基于神经网络的抗弯曲低损耗光纤设计及其布里渊散射特性研究》文中研究说明近些年,分布式光纤传感技术在大型土木工程、石油石化、隧道交通、高压输电线等领域得到了广泛应用。光纤的布里渊频移与温度和应变等环境因素呈线性关系,基于布里渊散射的分布式光纤传感系统就是根据这一原理实现传感。因为温度和应变同时对光纤的布里渊频移产生影响,所以布里渊频谱中只有单峰的光纤,无法同时测出温度和应变信息。对于复杂折射率分布的光纤,光纤中存在不止一个布里渊散射声模,因此布里渊频谱中含有多个峰值,每个峰的布里渊频移对温度和应变的依赖性不同,利用双峰的频移可以同时求出温度和应变信息。本文设计的抗弯曲低损耗光纤属于复杂折射率分布的实芯光纤,采用多层纤芯和沟槽的结构。结合神经网络对抗弯曲低损耗光纤性能进行优化,并对其布里渊散射特性展开分析。主要工作如下:（1）利用有限元仿真软件对抗弯曲低损耗光纤进行设计,探索抗弯曲低损耗光纤多层纤芯和沟槽参数变化对基模有效模场面积和基模弯曲损耗的影响,经过对光纤结构的优化,抗弯曲低损耗光纤的基模有效模场面积可以达到212.8μm2,基模弯曲损耗可以降到8.2 ×10-8dB/m。随后提出基于神经网络反向设计的思路,最终抗弯曲低损耗光纤基模有效模场面积仅为199.9μm2,基模弯曲损耗仅为1.4 ×10-7 dB/m。（2）对抗弯曲低损耗光纤布里渊特性进行研究。使用有限元仿真分析法进行抗弯曲低损耗光纤的光学模式和声学模式分析,计算纤芯折射率和尺寸不同时抗弯曲低损耗光纤的布里渊频移和峰值增益,对布里渊频谱进行绘制,探究频谱变化趋势。最后,通过对比不同纤芯参数条件下的布里渊功率测量误差,从而判断抗弯曲低损耗光纤的优劣势,当抗弯曲低损耗光纤纤芯半径为6.0μm,轴心处折射率为1.4660时,三峰的频移分别为10.790、10.953、11.110GHz,三峰峰值功率接近,布里渊功率测量误差较小。（3）采用双光源相干探测技术,搭建布里渊光时域反射系统（BOTDR）,探究实验室使用的单模光纤和非零色散位移光纤温度-布里渊频移的变化规律,单模光纤温度灵敏度约为1.5MHz/℃,非零色散位移光纤双峰的温度灵敏度分别为5.5MHz/℃和6.0MHz/℃。本论文从仿真的角度实现抗弯曲低损耗光纤的设计,并提出神经网络反向设计的思路,为今后的光纤快速仿真、性能优化提供一种高效可靠的方案。作为一种复杂折射率分布的光纤,抗弯曲低损耗光纤很好的解决了温度和应变的交叉灵敏度问题,同时由于抗弯曲低损耗光纤的低损耗,高布里渊散射功率,使得温度和应变灵敏度更高,抗弯曲低损耗光纤为基于布里渊散射的双参传感技术提供了更加优异的方案。
罗小健[5]（2021）在《分布式光纤动态应变传感关键性技术研究》文中认为布里渊光时域分析技术（BOTDA）可以一次测量就获得光纤沿线的参量,已经被广泛应用在铁路、天然气管道等的安全监测上,但由于测量时间太长,实际应用受到极大限制。为了实现应变的动态测量,本文首先建立了BOTDA系统理论模型,进行去噪算法及解调算法研究以提升BOTDA系统的测量速度,但无法从根本上解决动态测量问题;本文又对光频梳方案进行理论分析并仿真验证其动态测量能力,同时基于BOTDA系统设计了动态测量的优化方案,极大地提高了BOTDA系统的测量速度,具有动态测量的能力。论文主要内容如下:1、本文通过对布里渊散射形成机制的研究,探析其与应变/温度之间的内在联系。分析BOTDA系统的空间分辨率、测量精度和动态范围等重要评价指标。通过对系统测量时间的研究,分析了限制BOTDA动态测量的因素。2、开展了BOTDA系统去噪算法和解调算法的研究。对高斯滤波算法和小波阈值去噪算法进行理论分析和仿真,对比两种算法对布里渊信号信噪比的提升,以降低系统对平均次数的需求。针对布里渊频移（BFS）的解调算法,分析了洛伦兹算法和BP神经网络算法的原理并进行仿真分析,对比两种算法的解调误差和解调速度,通过优化BFS的解调速度以降低系统测量时间。3、开展了BOTDA系统的实验研究。使用联合滤波方法和BP神经网络算法对传统方案进行优化,在实验中获得了4m的空间分辨率,测量时间为35s,相比传统方案数分钟的测量时间,有一定程度的提升,但仍无法从根本上解决BOTDA系统测量速度慢的问题。4、开展了动态应变传感系统的分析和设计。针对基于数字光频梳的传感方案的动态测量能力,进行理论研究和仿真验证。对自相干外差探测技术和3x3耦合器解调技术进行理论分析,结合两项技术对BOTDA系统进行优化,设计应变的动态测量系统,并在MATLAB上对解调算法进行仿真验证。5、开展了动态应变传感系统实验研究。使用700m光纤进行应变实验,测得空间分辨率为4m,测量时间为1.4s,相比传统方案测量速度有了大幅度提升,具有动态测量的能力。
李想[6]（2021）在《基于微波光子学的任意波形发生器的研究》文中研究表明微波光子学技术已经被广泛用于民防应用中。近年来,任意波形生成技术已成为热门的研究方向。三角波和方波等波形作为传输信号,不仅在无线通信系统以及全光信号处理系统中出现,还广泛用于雷达和传感器中。目前为止,国内外研究人员已经提出了多种产生任意波形信号的方案,但是存在许多问题。例如在生成任意波形时,传统电学方案产生的信号,具有低带宽、高噪声等问题。引入电子设备解决上述问题时,但这不仅仅限制其应用范围,更使其设计成本有所增加。目前,利用微波光子技术产生任意波形是国内外的研究热点。将微波光子技术引入至任意波形发器中,不但能解决电学方案的诸多问题,同时能够使生成波形的质量因数有所提升,角度分辨率得到一定增大。因此,设计一个性能完备的任意波形发生器十分重要。本文介绍了基于微波光子学的任意波形发生器原理,同时汇总了现阶段任意波形的产生方法。在介绍国内外任意波形发生器发展现状的同时,对其中几个方案进行了简要的优劣对比,并将系统中提到的几个重要元件进行了简单介绍,侧重于原理部分以及使用方法的说明。与此同时,本文对于提出方案中的受激布里渊散射效应的原理进行了详细的阐述。本文提出了一种以受激布里渊散射效应为原理的任意波形发生器。通过合理设置马赫曾德尔调制器的偏置电压,实现偶次谐波抑制的效果;并通过理论分析得到恢复载波所需要的布里渊频移,确定激光器的波长。在结果方面,得到了任意波形信号,其中包含三角波、方波以及锯齿波。本文还提出了一种基于萨尼亚克环（Sagnac）的任意波形信号发生器。将激光源产生的连续可调谐光发送到Sagnac环路中,依据速度适配这一原理,对顺时针与逆时针传输的光信号进行调制,随即得到载波以及双侧一三阶边带信号;并利用另一支路的一阶边带作为泵浦光,对单侧边带进行衰减,最终得到三角波、方波以及锯齿波。通过仿真实验验证了该方案的可行性。确保生成信号重复率可调的情况下,提升了该系统的稳定性。
聂彤羽[7]（2021）在《BOTDA系统中布里渊散射谱图像处理的研究》文中研究指明在工业信息化的发展潮流中,分布式光纤传感系统具有体积小、耐高压、耐腐蚀,抗干扰和成本低等优点,借助其天然而又独特的优势吸引了大量研究人员的注意力。布里渊光时域分析（Brillouin Optical Time Domain Analysis,BOTDA）技术就是其中的一种,能够通过对参数变化的监测,感知分布式光纤的温度和应变。目前在航空航天、轨道交通、桥梁建筑等领域的灾害预警及安全监测方面得到了广泛应用,怎样提高BOTDA系统的传感性能已经成为国内外研究热点。首先,本文从布里渊散射效应原理出发,基于受激布里渊散射效应（Stimulated Brillouin Scattering,SBS）深入分析BOTDA系统的传感机制。对SBS过程的三波耦合方程进行计算并对布里渊散射谱进行仿真。随后对BOTDA系统的指标进行简单介绍而后搭建系统并对关键器件进行分析,通过温度测量实验完成了系统测试。然后,根据布里渊散射谱的图像特点,本文使用图像处理的滤波方法如高斯滤波及中值滤波对布里渊散射谱实现降噪处理。由于高斯滤波可以衰减超出有效信号的高频分量,但是在以大噪声图像为目标时,往往会丢失线条和其他精细的图像细节,而中值滤波可以消除更多噪声,同时保留边缘细节。因此,可以对布里渊散射谱使用混合滤波,在高斯滤波之前使用中值滤波以降低噪声幅度,避免高斯滤波使图像边缘细节有所损失。通过计算,高斯滤波将图像信噪比提高3.99d B,中值滤波将图像信噪比提高7.67d B,混合滤波将图像信噪比提高了9.18d B。由此得知,混合滤波在以上三种方法中具有最佳性能。最后,对BOTDA系统的布里渊频移如何提取进行研究,将布里渊散射谱中的幅值视作图像的像素点。针对以往曲线拟合计算的复杂性和处理时间长的问题,我们提出在不增加系统复杂度且不牺牲空间分辨率的前提下使用峰值定位方法快速提取布里渊频移。与图像处理中固有的方式,例如质心分析相比,提高了处理速度并改善了提取频移的精度。此外,本文还提出了一种基于图像边缘检测的Canny算子对布里渊频移进行提取。在图像处理领域中的边缘即在原图像中灰度改变显着之处,恰好布里渊散射谱的阶跃变化也可看作图像中灰度改变。根据Canny算子原理,对图像进行滤波、计算梯度幅值及方向、非极大值抑制和双阈值检测从而提取布里渊频移的变化。且经搭建平台验证了Canny算子在布里渊散射谱频移提取中的可行性。同传统方法相比,图像处理方法的全局性,对于不止一个位置突变的情况,能够防止重复拟合操作,极大程度减少计算的成本且节约时间。
张天宇[8]（2021）在《微结构声光波导中声子激发的数值模拟研究》文中指出受激布里渊散射是一种重要的三阶非线性光学效应,在这个过程中光波与声波相互作用从而发生光的散射现象。受激布里渊散射会严重消耗窄带泵浦,影响光的传输效率,但也可设计用来实现许多应用,如布里渊传感器、激光器、快光、慢光和有效特超声激发等。近年来纳米科学与加工技术的快速发展,使得光学结构和器件越来越微型化。光学微结构中的声光相互作用是一个重要的研究课题。当光波长与波导结构的横向尺寸相差不大时,也就是在亚波长尺度下,受激布里渊散射行为会发生根本性的变化。本文基于各向同性以及各向异性材料构成的波导中声光耦合系数的积分计算公式和有限元计算软件COMSOL Multiphysics,研究了声光耦合强度受各种条件的影响规律。主要研究结果如下:1.对比了耦合波导结构与对称波导结构的本征场分布。通过仿真模拟发现,引入次波导后,打破原有结构在空间上的对称性,导致原有的光学模式简并态分裂,本征场分布发生改变。次波导对本征场分布的扰动导致了场分布对称性破缺,这种改变影响了光波和弹性波本征场重叠区域积分的结果,从而改变了声光耦合强度,为调控声子激发提供了可能性。2.研究了耦合波导都为各向同性材料时的受激布里渊散射过程。保持主波导和次波导之间的距离不变,随着次波导半径的增大,主波导泄露到波导外部的场随之增大。对受激布里渊散射增益系数的计算发现,除了个别声子频率下,整体上增益系数有所提升。固定次波导的尺寸,改变两个波导之间的距离发现,波导之间距离越小,耦合强度越高。比较而言,耦合波导的声光耦合强度对距离的调控十分敏感,通过缩小波导间距的方式,得到的受激布里渊散射增益最大可提高3个数量级。3.研究了含各向异性材料的耦合波导中的受激布里渊散射过程。主波导和次波导都选用各向异性材料时,耦合效率不高,受激布里渊散射强度也没有明显的增强。若考虑主波导选用各向异性材料,次波导选用各向同性材料,则当主波导材料的轴和几何轴发生一个微小偏离时,受激布里渊散射强度会明显改变。该微小偏离从变化到时,受激布里渊散射增益强度最大提高近3个数量级。另外,次波导的数量也会影响耦合强度,随着次波导数量增多,受激布里渊散射谱中谐振峰有所增多,强度也有所提升。综上所述,受激布里渊散射行为对波导的几何结构具有强依赖性,对于波导截面尺寸、主波导和次波导的间距、各向异性材料中材料轴与几何轴的偏离程度都十分敏感。通过选用适当的材料和设计合理的波导结构可以实现调控受激布里渊散射增益的强度,这为高效特超声激发与调控提供了一个新思路。
孙晓伟[9]（2021）在《分布式光纤传感器在特大型桥梁应变监测研究》文中认为近些年,我国交通运输业越来越发达,桥梁数目每年增长迅速,其中,特大型桥梁数目增长速度尤为突出,随之而来的问题就是特大型桥梁结构安全监测问题,传统中小型桥梁监测手段已无法满足当前桥梁结构监测的需要,因此,能够实现对这些特大型桥梁的健康监测具有十分重大的意义,分布式光纤监测技术能够实现范围广、距离远的空间连续监测,相比于传统监测手段,有明显优势,并且能实现对特大型桥梁的连续远距离监测,本文针对分布式光纤传感技术应用于特大型桥梁监测中遇到的问题,提出了桥梁频移应变相关度,为桥梁锈蚀模拟实验、桥梁斜拉索索力监测模拟实验和桥体受潮汐涌动影响的光纤监测模拟实验提供了理论依据,主要研究内容如下:首先,介绍了分布式光纤传感技术基本原理,简述了三种分布式光纤传感技术,推导了布里渊散射频移与应变和温度的关系式,论述了布里渊光时域反射技术的基本原理,提出了桥梁频移应变相关度。其次,依照桥梁混凝土结构部分、斜拉索部分和桥梁承台部分分别制作桥梁混凝土锈蚀监测模型、斜拉索索力监测模型和桥梁承台受潮汐涌动影响监测模型。在桥梁混凝土锈蚀监测模拟实验中,结合加速锈蚀试验,以布里渊光时域反射技术为核心,实时监测桥体模型在加速锈蚀环境下受锈蚀产物影响的桥体形变状态;在斜拉索索力监测模拟实验中,进行斜拉索光纤监测索力模拟试验,试验中通过增加砝码,使模型产生更大的形变量,以此来观察布里渊光纤频移;在潮汐涌动对桥梁承台影响监测模拟试验中,试验中通过模拟海水的潮汐涌动,来实时监测桥体受到的形变影响。最后,进行试验数据分析,结果表明,桥梁混凝土锈蚀监测模拟实验虽然经加速锈蚀试验加快试验进程,但最后分析表明自然环境下锈蚀形变量相似,而且布里渊光时域反射技术能很好地监测桥梁混凝土结构锈蚀,精确度高;斜拉索索力监测模拟试验中,通过监测光纤频移变化量得到斜拉索索力,其监测精度较高,观察到布里渊光纤频移与拉力曲线呈线性关系,绘制布里渊光纤频移—斜拉索索力拟合曲线,提出布里渊光纤频移—斜拉索索力关系式;在潮汐涌动对桥梁承台影响监测模拟试验中,很好地监测到桥体受潮汐涌动影响产生的形变量,流速越大桥体受到的形变量就越大,布里渊光纤频移就越大,水面越高,桥体受水压影响越明显,产生的压力形变就越大。
温钦[10]（2021）在《基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究》文中研究表明光学微腔,通过循环谐振作用将光场长时间限制在其中,可极大地提升腔内光功率,因此被广泛应用于基础物理研究以及光电子器件领域。相比其他类型的光学微腔,回音壁模式光学微腔具有极高的品质因子与较小的模式体积,显着地增强了光与物质的相互作用,因此受到研究人员的极大关注。过去的二十年间,不同材料以及形态的回音壁模式光学微腔被发明并制备,以满足不同的研究与应用需求。基于回音壁模式光学微腔的非线性效应,特别是光学频率梳与受激布里渊散射,在窄线宽激光器以及微波信号产生等领域已经得到广泛应用。本文以回音壁模式微棒腔为研究课题。首先研究了微棒腔的加工、优化、模式控制以及封装技术,在此基础上对基于微棒腔的克尔光频梳的产生与性能优化技术进行了研究。同时,对基于微棒腔的克尔光频梳以及受激布里渊散射在大容量光通信系统中的应用进行了探索。本论文的主要研究内容和创新工作如下:1.研究了微棒腔的加工、优化、模式控制以及封装技术。通过对加工技术的优化,提升了微棒腔的Q值并实现了自由频谱宽度的高精度优化。在此基础上,研究了微棒腔的回音壁模式激发控制方法,并实现了微棒腔-锥形光纤耦合系统的封装。主要研究内容包括:（1）针对回音壁模式微腔的高性能要求,制备了回音壁模式微棒腔并对其性能参数进行优化。通过对加工材料及加工工艺的优化,获得了超过同类型微腔此前所报道最高水平的品质因子（>109）;首次提出激光退火工艺,实现了微棒腔自由频谱宽度的高精度优化（<5MHz）,并实现了单孤子克尔光梳重复频率约10MHz的连续调谐。（2）针对微棒腔激发模式的可控性需求,使用有限元方法建立了微棒腔-锥形光纤耦合系统仿真模型。基于该仿真模型,对回音壁模式的激发数量与激发效率控制,以及高阶回音壁模式的选择性激发控制方法进行了研究,并通过实验予以验证。（3）针对微腔耦合系统实用化和器件化的需求,设计了稳定可靠的微棒腔-锥形光纤耦合系统的封装方案。与传统方案相比,本方案创新性地提出了封装后耦合可调的设计,从而实现对封装过程以及外界环境影响所造成的耦合变化的补偿,并实现了对微腔耦合效率的精密调控。基于该封装系统,成功产生了稳定的单孤子克尔光梳。2.研究了基于回音壁模式微棒腔的单孤子克尔光梳的产生与性能优化技术。提出了一种相干辅助激光加热法,成功产生单孤子克尔光梳。在此基础上,研究了辅助激光对腔内注入激光的相对频率噪声的抑制作用,并实现了对单孤子克尔光梳光谱包络与本征功率的优化。主要研究内容包括:（1）针对具有超高Q值的微棒腔产生孤子克尔光梳的难点问题,提出了一种相干辅助激光加热方案。泵浦光与辅助光来自同一个激光器,其相干性降低了孤子产生过程中对激光器稳定性的严格要求,并增强了产生的孤子克尔光梳的长时间稳定性。在未进行泵浦激光波长反馈控制的条件下实现了单孤子克尔光梳长达6小时的稳定存在,相较传统方案1小时以内的稳定时间获得了显着提升;同时,利用泵浦光驱动频率的高精度调谐能力,实现了在孤子克尔光梳产生过程中对泵浦光失谐频率赫兹精度的调谐。（2）理论研究了辅助激光对腔内注入激光的相对频率噪声的抑制作用,并通过实验进行验证,对比热效应获得了更优的抑制效果。（3）通过对微棒腔与锥形光纤相对耦合位置的精细调整,实现了对单孤子克尔光梳光谱包络平坦度的优化,并大幅提升了泵浦光到孤子克尔光梳的能量转换效率。3.研究了基于回音壁模式微棒腔的非线性效应在大容量光通信系统中的应用,包括克尔光频梳与受激布里渊散射。主要研究内容包括:（1）针对克尔光梳本征功率过低的缺陷,利用光注入锁定技术,实现了对基于微棒腔产生的孤子克尔光梳的低噪声均衡放大。利用功率放大后的光梳梳齿作为载波进行了相干光通信实验,得益于高达60d B的光性噪比,相较传统级联掺铒光纤放大器的功率放大方案获得了更优的通信质量。（2）利用微棒腔的受激布里渊散射效应实现了高阶调制信号的相干载波恢复,并利用再生的相干载波作为本振光进行自零差相干探测。与使用独立窄线宽激光器作为本振光的传统方案相比,在不牺牲系统性能的前提下极大地减轻了接收端对数字信号处理的开销。通过本文的研究,获得了具有高性能且可控的微棒腔光器件,基于该器件产生了性能良好的克尔光频梳并对其在大容量光通信领域的应用进行了探索。未来将继续提升加工与封装工艺,实现该器件稳定高效的制备,进一步推进其实用化。同时,对基于该器件产生的克尔光梳的噪声特性及功率进行进一步的优化,并将其扩展到高精度光学测量以及低噪声微波信号产生等更多的应用领域。
二、布里渊散射的最近进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、布里渊散射的最近进展（论文提纲范文）
（1）基于受激布里渊散射的分布式光纤传感系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感技术 |
| 1.2.1 OTDR技术 |
| 1.2.2 各布里渊分布式光纤传感技术的优缺点 |
| 1.3 Brillouin散射技术分类 |
| 1.3.1 自发布里渊散射(SPBS) |
| 1.3.2 受激布里渊散射(SBS) |
| 1.4 光时域分析的BOTDA国内外发展现状 |
| 1.5 论文的主要内容 |
| 第2章 BOTDA分布式光纤传感系统的理论分析 |
| 2.1 BOTDA传感系统的功率预算 |
| 2.1.1 SBS的阈值 |
| 2.1.2 泵浦脉冲的阈值 |
| 2.1.3 连续探测光的阈值 |
| 2.2 受激布里渊散射频谱的仿真 |
| 2.2.1 三波耦合模型 |
| 2.3 BOTDA传感器的响应 |
| 2.3.1 光纤近端测得的传感器响应 |
| 2.3.2 光纤远端测得的传感器响应 |
| 2.4 布里渊频移误差分析 |
| 2.4.1 信号噪声对布里渊频移误差的影响 |
| 2.4.2 布里渊线宽对频率误差的关系 |
| 2.5 BOTDA系统的设计性能指标 |
| 2.5.1 空间分辨率 |
| 2.5.2 系统信噪比 |
| 2.5.3 测量精度 |
| 2.5.4 动态范围 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 BOTDA系统方案设计 |
| 3.1 BOTDA系统的基本结构 |
| 3.2 系统关键器件选取 |
| 3.2.1 电光调制器 |
| 3.2.2 频率合成器 |
| 3.2.3 声光调制器 |
| 3.2.4 偏置控制器与偏振控制器 |
| 3.2.5 光电探测器 |
| 3.2.6 光纤放大器 |
| 3.2.7 信号采集系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 BOTDA系统关键技术分析 |
| 4.1 光源信号特性分析 |
| 4.2 微波信号特性分析 |
| 4.2.1 微波信号参数测试实验 |
| 4.3 光脉冲调制子系统实验分析 |
| 4.3.1 高消光比泵浦脉冲调制实验 |
| 4.4 光频率调制子系统实验分析 |
| 4.4.1 探测光相位与偏振态的控制方法 |
| 4.4.2 高抑制比单边带信号调制实验 |
| 4.4.3 光频率调制影响因素分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 BOTDA系统信号分析及数据处理 |
| 5.1 探测光频谱信号分析 |
| 5.2 滤波前的时域信号分析 |
| 5.3 布里渊信号降噪处理 |
| 5.3.1 叠加平均法 |
| 5.4 拟合数据 |
| 5.4.1 布里渊增益谱拟合 |
| 5.4.2 布里渊频移谱拟合 |
| 5.5 BOTDA系统数据处理流程 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 BOTDA系统的仿真与实验 |
| 6.1 BOTDA实验系统方案 |
| 6.2 BOTDA系统光纤温度/应变仿真 |
| 6.2.1 BFS的温度特性 |
| 6.2.2 BFS的应变特性 |
| 6.3 温度传感实验仿真与设计 |
| 6.4 温度传感定位实验 |
| 6.4.1 BOTDA系统的定位原理 |
| 6.4.2 温度变化区域定位程序设计及仿真 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（2）材料磁子、声子特性的布里渊散射研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景介绍 |
| 1.2 磁子-声子相互作用的相关研究 |
| 1.3 本文选题思路以及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 磁子、声子简介和布里渊散射仪原理 |
| 2.1 自旋波(磁子)和弹性波(声子)介绍 |
| 2.2 布里渊散射测试声子和磁子的基本原理 |
| 2.3 布里渊散射仪器结构原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 布里渊散射仪器和实验优化 |
| 3.1 通过多次扫描增强光谱的分辨率 |
| 3.2 缓冲层对表面声波影响研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 高频磁性材料中的磁子与变温特性研究 |
| 4.1 磁性薄膜中自旋波(磁子)理论和基本性质 |
| 4.2 Fe Ni和 YIG中的磁子变温特性研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 晶体中的声子与变温特性研究 |
| 5.1 布里渊散射探测材料弹性性质 |
| 5.2 Si和YIG中的声子变温特性研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 YIG中的磁子-声子耦合研究 |
| 6.1 磁子-声子耦合进展和研究思路 |
| 6.2 多晶YIG热激发的磁子-声子耦合研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文的主要结论 |
| 7.2 对未来研究工作的展望 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）微型光纤干涉仪与分布式光纤传感技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的分类及研究进展 |
| 1.2.1 微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的分类 |
| 1.2.2 微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的研究进展 |
| 1.3 基于布里渊散射的分布式传感技术的分类与研究现状 |
| 1.3.1 基于布里渊散射的分布式传感技术的分类 |
| 1.3.2 基于布里渊散射的光时域反射系统(BOTDR)的研究进展 |
| 1.4 论文研究内容与创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 第二章 微型光纤马赫-曾德尔干涉仪理论基础 |
| 2.1 矢量亥姆霍兹方程 |
| 2.2 阶跃光纤中的模式求解 |
| 2.3 单模光纤-特种光纤熔接结构中模式的激发与耦合 |
| 2.4 基于特种光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的干涉原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于布里渊散射的分布式光纤传感理论基础 |
| 3.1 光纤中自发布里渊散射的产生机理 |
| 3.2 光纤中布里渊散射的特征 |
| 3.2.1 布里渊增益谱的特征 |
| 3.2.2 布里渊散射的阈值 |
| 3.2.3 布里渊频移(BFS)与温度以及应力的关系 |
| 3.3 布里渊分布式光纤传感的主要性能参数 |
| 3.3.1 空间分辨率 |
| 3.3.2 BOTDR系统的信噪比 |
| 3.4 BOTDR系统的相干检测原理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的理论分析 |
| 4.2.1 环形光纤的结构与归一化参数 |
| 4.2.2 基于环形光纤的微型光纤MZI的干涉原理 |
| 4.3 基于环形光纤的微型光纤MZI的仿真结果与性能分析 |
| 4.3.1 环形光纤的纤芯内外径之比对模式场分布的影响 |
| 4.3.2 环形光纤的长度对MZI的插入损耗、最大消光比(ER)以及自由光谱范围(FSR)的影响 |
| 4.4 基于环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的制作 |
| 4.5 实验结果及讨论 |
| 4.5.1 基于环形光纤的微型光纤MZI对温度的灵敏度实验 |
| 4.5.2 基于环形光纤的微型光纤MZI对外界环境折射率的灵敏度实验 |
| 4.6 结论 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 利用声光调制器调制的点频法BOTDR系统 |
| 5.1 BOTDR系统整体方案设计 |
| 5.2 BOTDR系统中关键器件的选择 |
| 5.2.1 激光光源 |
| 5.2.2 声光调制器(AOM) |
| 5.2.3 脉冲放大器 |
| 5.2.4 功率放大掺铒光纤放大器(EDFA) |
| 5.2.5 光纤布拉格光栅滤波器 |
| 5.2.6 光电探测器 |
| 5.2.7 可调谐微波源 |
| 5.2.8 信号采集模块 |
| 5.3 BOTDR系统中的布里渊增益谱解调方法 |
| 5.4 BOTDR系统中的布里渊谱型拟合算法 |
| 5.5 BOTDR系统中的控制软件界面与主要功能 |
| 5.5.1 EDFA控制系统 |
| 5.5.2 BOTDR系统的数据处理界面 |
| 5.6 BOTDR系统中的实验结果与讨论 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 平滑伪魏格纳-威利分布与粒子群优化联合算法对BOTDR的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 平滑伪魏格纳-威利分布(SPWVD)和四参数粒子群优化(PSO)的联合算法理论基础 |
| 6.2.1 平滑伪魏格纳-威利分布(SPWVD)算法原理 |
| 6.2.2 四参数粒子群优化(PSO)算法原理 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.4 结论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词对照表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（4）基于神经网络的抗弯曲低损耗光纤设计及其布里渊散射特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 基于布里渊散射的光纤传感技术研究现状 |
| 1.2.1 布里渊光时域反射技术 |
| 1.2.2 布里渊光时域分析技术 |
| 1.2.3 双参传感研究现状 |
| 1.3 论文主要工作内容及研究成果 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 基于布里渊散射的光纤仿真理论 |
| 2.1 布里渊散射 |
| 2.1.1 自发布里渊散射 |
| 2.1.2 受激布里渊散射 |
| 2.2 布里渊散射谱的数学模型 |
| 2.2.1 布里渊散射谱特性 |
| 2.2.2 布里渊频移与温度和应变的关系 |
| 2.3 布里渊散射的光学与声学模式仿真理论 |
| 2.3.1 有限元分析法 |
| 2.3.2 光学模式求解模型 |
| 2.3.3 声学模式求解模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于神经网络的抗弯曲低损耗光纤的设计 |
| 3.1 基于多层纤芯与多沟槽的抗弯曲低损耗光纤的结构设计 |
| 3.2 抗弯曲低损耗光纤的结构优化 |
| 3.2.1 多层纤芯的参数优化 |
| 3.2.2 多沟槽的参数优化 |
| 3.2.3 多层纤芯的作用 |
| 3.2.4 多沟槽的作用 |
| 3.3 基于神经网络的反向结构参数优化 |
| 3.3.1 正向数据仿真 |
| 3.3.2 神经网络反向设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 抗弯曲低损耗光纤的布里渊特性分析 |
| 4.1 抗弯曲低损耗光纤的布里渊散射谱仿真 |
| 4.2 抗弯曲低损耗光纤结构参数对布里渊散射谱的影响 |
| 4.2.1 纤芯结构对布里渊散射谱的影响 |
| 4.2.2 沟槽结构对布里渊散射谱的影响 |
| 4.3 布里渊峰值功率测量误差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光纤布里渊散射的温度灵敏度研究 |
| 5.1 相干探测型BOTDR系统搭建 |
| 5.2 单模光纤温度灵敏度研究 |
| 5.3 非零色散位移光纤温度灵敏度研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士研究生期间发表的学术论文与专利 |
（5）分布式光纤动态应变传感关键性技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 布里渊光时域分析技术 |
| 1.3 BOTDA系统的动态测量发展 |
| 1.4 论文的研究内容及结构安排 |
| 第二章 BOTDA的理论模型分析 |
| 2.1 BOTDA的理论模型 |
| 2.1.1 布里渊散射原理 |
| 2.1.2 布里渊增益谱 |
| 2.2 布里渊频移与温度或应变的关系 |
| 2.3 BOTDA测量指标分析 |
| 2.3.1 空间分辨率 |
| 2.3.2 测量精度 |
| 2.3.3 动态范围 |
| 2.4 BOTDA动态应变传感的限制因素分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 BOTDA系统算法研究和实验分析 |
| 3.1 基于布里渊散射的光纤传感系统方案 |
| 3.2 布里渊信号的去噪算法研究 |
| 3.2.1 高斯滤波算法 |
| 3.2.2 小波去噪算法 |
| 3.3 布里渊频移的解调算法研究 |
| 3.3.1 洛伦兹拟合算法 |
| 3.3.2 BP神经网络算法 |
| 3.4 BOTDA系统实验结果分析 |
| 3.4.1 数据处理方案 |
| 3.4.2 噪声抑制实验 |
| 3.4.3 布里渊频移提取实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 动态应变传感系统设计 |
| 4.1 基于数字光频梳的布里渊传感方案 |
| 4.1.1 传感原理 |
| 4.1.2 仿真验证 |
| 4.2 基于3x3耦合器的自相干外差布里渊系统 |
| 4.2.1 系统方案 |
| 4.2.2 相干外差探测 |
| 4.2.3 3x3耦合器解调算法仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 动态应变传感系统实验研究 |
| 5.1 实验系统的搭建 |
| 5.2 滤波实验 |
| 5.3 应变传感实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（6）基于微波光子学的任意波形发生器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 微波光子学的基本概念 |
| 1.1.2 光载无线通信系统基本链路 |
| 1.2 光学方法产生任意波形的国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于光谱整形和波长到时间映射的任意波形生成方案 |
| 1.2.2 基于时间脉冲整形的任意波形生成方案 |
| 1.2.3 基于直接时空脉冲整形的微波和毫米波任意波形生成方案 |
| 1.2.4 基于交叉频率到时间映射的任意波形生成方案 |
| 1.3 电光调制任意波形生成及应用 |
| 1.3.1 直接调制法 |
| 1.3.2 外部调制法 |
| 1.3.3 光外差法 |
| 1.4 论文的主要工作与结构 |
| 第2章 相关器件和技术工作原理分析 |
| 2.1 电光调制技术基础 |
| 2.1.1 相位调制器 |
| 2.1.2 双驱动马赫曾德尔调制器 |
| 2.1.3 强度调制器 |
| 2.2 受激布里渊散射效应 |
| 2.2.1 布里渊增益 |
| 2.2.2 布里渊阈值 |
| 2.2.3 布里渊动态现象 |
| 2.2.4 布里渊激光器 |
| 2.3 实验结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于受激布里渊散射效应的任意波形发生器 |
| 3.1 任意波形发生器原理 |
| 3.2 基于受激布里渊散射三角波的产生 |
| 3.2.1 系统结构仿真结果 |
| 3.2.2 数学模型仿真结果 |
| 3.3 基于受激布里渊散射方波、锯齿波的产生 |
| 3.3.1 方波的产生 |
| 3.3.2 锯齿波的产生 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于Sagnac环与受激布里渊散射效应的任意波形发生器 |
| 4.1 任意波形发生器原理 |
| 4.2 基于Sagnac环与受激布里渊散射生成三角波的产生 |
| 4.3 基于Sagnac环与受激布里渊散射方波、锯齿波的产生 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介以及攻读硕士期间发表文章情况 |
| 致谢 |
（7）BOTDA系统中布里渊散射谱图像处理的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作与结构安排 |
| 第2章 基于布里渊散射的分布式BOTDA系统 |
| 2.1 光纤中的布里渊散射 |
| 2.1.1 自发布里渊散射 |
| 2.1.2 受激布里渊散射 |
| 2.1.3 布里渊散射谱及仿真 |
| 2.2 分布式光纤传感系统中的传感机制 |
| 2.2.1 布里渊频移与应变的关系 |
| 2.2.2 布里渊频移与温度的关系 |
| 2.3 BOTDA系统的主要性能指标 |
| 2.3.1 测量精度 |
| 2.3.2 空间分辨率 |
| 2.3.3 传感距离 |
| 2.3.4 测量时间 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 BOTDA系统的搭建及实验结果分析 |
| 3.1 分布式BOTDA温度传感系统的搭建 |
| 3.2 系统主要器件分析 |
| 3.2.1 可调谐激光器 |
| 3.2.2 电光调制器 |
| 3.2.3 光放大器 |
| 3.2.4 光滤波器 |
| 3.2.5 光电探测器 |
| 3.3 BOTDA系统实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 图像处理算法对布里渊散射谱信噪比的提升 |
| 4.1 高斯滤波 |
| 4.1.1 高斯滤波原理 |
| 4.1.2 高斯滤波对BOTDA系统仿真图像处理 |
| 4.2 中值滤波 |
| 4.2.1 中值滤波原理 |
| 4.2.2 中值滤波对BOTDA系统仿真图像处理 |
| 4.3 中值-高斯滤波 |
| 4.3.1 中值-高斯滤波原理 |
| 4.3.2 中值-高斯滤波对BOTDA系统仿真图像处理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 图像处理算法对布里渊频移提取的研究 |
| 5.1 峰值定位算法 |
| 5.1.1 峰值定位对BOTDA系统仿真图像频移提取分析 |
| 5.1.2 峰值定位对BOTDA系统实验结果频移提取分析 |
| 5.2 基于Canny算子BFS的提取 |
| 5.2.1 边缘检测 |
| 5.2.2 Canny算子基本原理 |
| 5.2.3 基于Canny算子处理布里渊散射谱的仿真结果 |
| 5.2.4 基于Canny算子对实验结果频移的提取 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介以及攻读硕士期间发表文章情况 |
| 致谢 |
（8）微结构声光波导中声子激发的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 受激布里渊散射的研究现状 |
| 1.2.1 波导中的受激布里渊散射 |
| 1.2.2 光学微腔中的受激布里渊散射 |
| 1.2.3 亚波长尺度下受激布里渊散射的异常行为 |
| 1.3 受激布里渊散射的应用 |
| 1.4 本文研究目的及主要内容 |
| 1.4.1 本文的研究目的 |
| 1.4.2 本文的主要内容 |
| 2 声光耦合的计算方法 |
| 2.1 光波基本方程 |
| 2.2 弹性波基本方程 |
| 2.3 受激布里渊散射基本原理 |
| 2.3.1 光-弹性波能量转换 |
| 2.3.2 模内散射与模间散射 |
| 2.4 受激布里渊散射中的物理场 |
| 2.5 受激布里渊散射增益和声光耦合系数 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 各向同性耦合波导中的声光耦合效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光波模式分析 |
| 3.3 受激布里渊散射增益 |
| 3.3.1 半径调控 |
| 3.3.2 距离调控 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 各向异性耦合波导中的声光耦合效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 声光耦合系数的一般积分公式 |
| 4.3 仿真模型建立及参数设置 |
| 4.4 仿真结果 |
| 4.4.1 次波导为各向异性材料 |
| 4.4.2 次波导为各向同性材料 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）分布式光纤传感器在特大型桥梁应变监测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究目的 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 桥梁监测手段发展现状 |
| 1.2.2 分布式光纤监测技术在工程领域的应用现状 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.3.1 研究内容及开展工作 |
| 1.3.2 研究方法及技术路线 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 2 分布式光纤监测技术理论 |
| 2.1 分布式光纤传感技术 |
| 2.1.1 分布式光纤传感技术概述 |
| 2.1.2 光纤传感器分类 |
| 2.2 分布式光纤传感技术原理 |
| 2.2.1 基于瑞利散射的分布式光纤传感技术 |
| 2.2.2 基于拉曼散射的分布式光纤传感技术 |
| 2.2.3 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术 |
| 2.2.4 布里渊频移与温度或应变的关系 |
| 2.3 BOTDR技术 |
| 2.4 桥梁频移应变相关度 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 桥梁锈蚀模拟实验 |
| 3.1 实验方案 |
| 3.2 光纤布设 |
| 3.3 模型加速锈蚀实验 |
| 3.4 实验结果分析 |
| 3.4.1 对比不同直径模型光纤频移结果分析 |
| 3.4.2 对比不同电流强度光纤频移结果分析 |
| 3.4.3 模型裂缝宽度与光纤频移变化量 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 桥梁斜拉索索力监测模拟实验 |
| 4.1 斜拉索索力力学分析 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.3 斜拉索索力分布式光纤监测系统 |
| 4.4 实验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 桥体受潮汐涌动影响的光纤监测模拟实验 |
| 5.1 实验方案 |
| 5.1.1 模型制作 |
| 5.1.2 光纤安装方式 |
| 5.2 分布式光纤频移监测系统搭建 |
| 5.3 实验步骤 |
| 5.3.1 桥体桥梁模型横向光纤监测模拟实验 |
| 5.3.2 桥体桥梁模型纵向光纤监测模拟实验 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 模型横向光纤监测模拟实验频移变化 |
| 5.4.2 模型纵向光纤监测模拟实验频移变化 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（10）基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 WGM光学微腔中的非线性效应研究历史与现状 |
| 1.2.1 WGM光学微腔 |
| 1.2.2 基于WGM光学微腔的光学频率梳 |
| 1.2.3 基于WGM光学微腔的非线性效应及应用 |
| 1.3 本论文的结构安排 |
| 第二章 回音壁模式与非线性光学效应原理 |
| 2.1 回音壁模式理论基础 |
| 2.1.1 WGM光学微腔的特征参数 |
| 2.1.2 回音壁模式的几何光学分析 |
| 2.1.3 回音壁模式的电磁场理论分析 |
| 2.1.4 WGM光学微腔的耦合理论 |
| 2.2 基于WGM光学微腔的非线性光学效应原理 |
| 2.2.1 克尔光频梳原理 |
| 2.2.2 受激布里渊散射原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 微棒腔的优化、模式控制与封装技术研究 |
| 3.1 微棒腔的制备 |
| 3.2 微棒腔的特征参数测量 |
| 3.3 微棒腔的参数优化 |
| 3.3.1 微棒腔的Q值优化 |
| 3.3.2 微棒腔FSR的高精度优化 |
| 3.4 微棒腔的模式激发控制 |
| 3.4.1 微棒腔耦合系统仿真模型 |
| 3.4.2 WGM耦合效率控制 |
| 3.4.3 WGM激发数量控制 |
| 3.4.4 WGM的选择性高效激发 |
| 3.5 微棒腔的封装 |
| 3.5.1 封装结构与方案设计 |
| 3.5.2 微棒腔-锥形光纤封装器件功能及性能测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于WGM光学微腔的克尔光频梳研究 |
| 4.1 单孤子克尔光梳的产生 |
| 4.1.1 背景介绍 |
| 4.1.2 一种相干辅助激光加热方案 |
| 4.1.3 基于相干辅助激光加热方案的单孤子克尔光梳产生 |
| 4.1.4 泵浦光失谐量的高精度调谐 |
| 4.1.5 单孤子克尔光梳的稳定性提升 |
| 4.2 基于辅助激光的相对频率噪声抑制研究 |
| 4.2.1 背景介绍 |
| 4.2.2 噪声抑制机制及有效性测试 |
| 4.2.3 噪声抑制效果对比实验 |
| 4.3 单孤子克尔光梳的优化 |
| 4.3.1 光谱包络优化 |
| 4.3.2 本征功率优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于WGM光学微腔非线性效应的应用研究 |
| 5.1 孤子克尔光梳的注入锁定及应用 |
| 5.1.1 背景介绍 |
| 5.1.2 基于单孤子克尔光梳注入锁定的光源 |
| 5.1.3 基于单孤子克尔光梳注入锁定光源的通信实验 |
| 5.2 基于微棒腔SBS的载波恢复 |
| 5.2.1 背景介绍 |
| 5.2.2 基于模间SBS的载波恢复 |
| 5.2.3 基于SBS载波恢复的SHD传输实验 |
| 5.3 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
四、布里渊散射的最近进展（论文参考文献）
- [1]基于受激布里渊散射的分布式光纤传感系统关键技术研究[D]. 张怡松. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [2]材料磁子、声子特性的布里渊散射研究[D]. 田荫华. 兰州大学, 2021
- [3]微型光纤干涉仪与分布式光纤传感技术的研究[D]. 李璇. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]基于神经网络的抗弯曲低损耗光纤设计及其布里渊散射特性研究[D]. 孟冲. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]分布式光纤动态应变传感关键性技术研究[D]. 罗小健. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]基于微波光子学的任意波形发生器的研究[D]. 李想. 吉林大学, 2021(01)
- [7]BOTDA系统中布里渊散射谱图像处理的研究[D]. 聂彤羽. 吉林大学, 2021(01)
- [8]微结构声光波导中声子激发的数值模拟研究[D]. 张天宇. 北京交通大学, 2021
- [9]分布式光纤传感器在特大型桥梁应变监测研究[D]. 孙晓伟. 青岛科技大学, 2021(01)
- [10]基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究[D]. 温钦. 电子科技大学, 2021