Д.Е. Симикин – соискатель, инженер, 

ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН (г. Фрязино, Моск. обл.)

E-mail: denis.simikin@gmail.com

Б.Г. Горшков – д.т.н., вед. науч. сотрудник,

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН (Москва)

А.Э. Алексеев – к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник,

ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН (г. Фрязино, Моск. обл.) В.Т. Потапов – д.т.н., зав. лабораторией,

ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН (г. Фрязино, Моск. обл.)

Постановка проблемы. Одними из факторов, снижающими динамический диапазон и, соответственно, чувствительность C-OTDR, являются нелинейные эффекты, возникающие в волокне при распространении импульса достаточной мощности. При мощности зондирующего импульса менее 400 мВт наибольшее влияние на характер сигнала оказывает эффект фазовой самомодуляции (ФСМ).

Цель. Исследовать процесс развития частотной модуляции зондирующего импульса вследствие эффекта ФСМ в волоконном тракте C-OTDR и оценить ее влияние на характер сигнала, а также предложить метод компенсации эффекта ФСМ.

Результаты. Предложен метод компенсации эффекта ФСМ в C-OTDR, в котором компенсация производится с помощью предварительной частотной модуляции (чирпирования) зондирующего импульса по определенному закону. Показано, что в результате в некоторой удаленной точке волоконного тракта контраст рефлектограммы восстанавливается до начального уровня, соответствующего неискаженному оптическому импульсу.

Практическая значимость. Метод быть использован для восстановления контраста в некоторой выбранной точке оптического волокна. Подбором параметров предварительной частотной модуляции можно добиться того, что контраст будет иметь достаточно высокое значение для всей рефлектограммы, что позволит улучшить характеристики датчиков на основе C-OTDR.

1. Juarez J.C., Maier E.W., Choi K.N., Taylor H.F. Distributed fiber-optic intrusion sensor system // J. Lightwave Technol. 2005. № 23. Р. 2081.
2. Fei P., Han V., Xin-Hong J., Yun-Jiang R., Zi-Nan W., Zheng-Pu P. Ultra-long high-sensitivity Φ-OTDR for high spatial resolution intrusion detection of pipelines // Opt. Express. 2014. № 22. Р. 13804.
3. Daley T.M., et al. Field testing of fiber-optic distributed acoustic sensing (DAS) for subsurface seismic monitoring // Leading Edge. 2013. № 32. Р. 1278.
4. Agrawal G. Nonlinear Fiber Optics 5th edn. Oxford: Academic. 2013.
5. Izumita H., Koyamada Y., Furukawa S., Izumi S. The performance limit of coherent OTDR enhanced with optical fiber amplifiers due to optical nonlinear phenomena // J. Lightwave Technol. 1994. № 12. Р. 1230.
6. Martins H.F., Martin-Lopez S., Corredera P., Salgado P., Frazao O., Gonzalez-Herraez M. Modulation instability-induced fading in phase-sensitive optical timedomain reflectometry // Opt. Lett. 2013. № 38. Р. 872.
7. Alekseev A.E., Vdovenko V.S., Gorshkov B.G., Potapov V.T., Simikin D.E. Contrast enhancement in an optical time-domain reflectometer via self-phase modulation compensation by chirped probe pulses // Laser Physics. 2016. № 26. Р. 035101.
8. Alekseev A.E., Vdovenko V.S., Gorshkov B.G., Potapov V.T., Simikin D.E. A phase-sensitive optical timedomain reflectometer with dual-pulse diverse frequency probe signal // Laser Phys. 2015. № 25. Р. 065101