OptiSystem应用：相位敏感光时域反射（Φ-OTDR）仿真

Φ-OTDR是一种基于相位变化的光时域反射技术，主要利用光脉冲在光纤中传播时,由于瑞利散射，部分散射光将耦合到光纤纤芯中并以相反的方向传播, 然后通过干涉仪观测散射光与发射光的相位差异，从而分析光纤状态和位置。由于其高灵敏度和分布式感知的特性，Φ-OTDR主要作为一种分布式光纤声学/振动传感器使用。

本案例利用OptiSystem仿真Φ-OTDR。

首先，我们搭建一个如图1所示的系统布局。

图1.Φ-OTDR系统布局

利用Φ-OTDR组件模拟基于瑞利散射的光纤振动传感器的行为。该组件可用于感应不同位置的多种振动。用户输入振动次数及其位置、光纤长度和光纤参数、激光特性和发射脉冲条件。然后，基于瑞利散射效应的Φ-OTDR分量计算振动频率和位置。如图2-图4所示，依次设置传输光纤、发射脉冲以及振动分布。

图2.光纤参数设置

图3.发射脉冲设置

图4.振动分布设置

我们依次在光纤1、2和3次不同位置的振动，比较结果。

a） 只考虑1处位置振动的振幅分布

b） 只考虑1处位置振动的频率分布

图5.只考虑1处位置振动

a） 考虑2处位置振动的振幅分布

b） 考虑2处位置振动的频率分布

图6.考虑2处位置振动

a） 考虑3处位置振动的振幅分布

b） 考虑3处位置振动的频率分布

图7.考虑3处位置振动

我们也可以导入实验中测量的瑞利散射数据。

图8.导入实验测量瑞利散射数据

图9.导入数据后的振幅分布