散射光对基于Bi-EDFA的分布式光纤传感器信噪比的影响

史衍方，陈永超，宋秋衡，肖 倩，唐 璜，贾 波

(复旦大学 材料科学系，上海 200433)

分布式光纤传感器作为一种新型传感器，可用于复杂环境中的动、静态物理量测量，它具有结构简单、高精度、高灵敏度、抗电磁干扰等众多优点[1].与基于反射光的布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)和基于后向散射光的布里渊光时域反射仪(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer, BOTDR)相比，依赖于相位变化的光纤干涉仪具有更快的响应速度和更高的灵敏度[2]，常用于长距离传感监测.在长距离的光纤系统中，通常会使用掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier， EDFA)来补偿光纤中信号光的过度损耗.因此，EDFA的工作状态是影响信号传输距离和系统信噪比的关键因素之一[3-4].

在传统的长距离光纤传感系统中[5]，信号传输往往都是单向的.为了满足双向传输的需求，双向掺铒光纤放大器(Bidirectional Erbium-Doped Fiber Amplifier， Bi-EDFA)[6-7]得到研究开发，它可以同时对正向光和反向光进行放大，尤其对于线型Sagnac干涉仪具有重要意义.线型Sagnac干涉仪是单芯传输[8-9]，它不仅节省了光纤资源而且简化了系统结构，在长距离传感监测中广泛应用，如管道泄漏监测、周界安全监测以及光缆故障监测等[10-12].为了抑制长距离传感线路中色散带来的影响并提升信号传输距离，可以在线路中添加一段色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber， DCF)[13].但是与单向EDFA相比，为了实现双向放大功能，Bi-EDFA输入和输出两端没有隔离器，因此线路中产生的散射光不可避免地会对Bi-EDFA造成一定影响[14].而DCF中的散射特性与单模光纤(Single Mode Fiber， SMF)中的不同，它对于Bi-EDFA的影响是未知的，这是将DCF用于补偿传感线……