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偏振敏感光时域反射计(Polarization Optical Time Domain Reflectometry,POTDR)是一种基于瑞利散射的分布式光纤传感技术。这种技术通过检测光纤中背向瑞利散射光的偏振态来识别外界物理量的变化。由于普通单模光纤的本地双折射沿距离随机分布,瑞利散射光的偏振态是沿光纤随机变化的。当光纤不受外界扰动影响时,光纤中各个位置上散射光的偏振态保持不变。而当外界扰动作用在光纤上时,探测光偏振态将受到扰动的调制,使得光纤中扰动点之后的背向散射光的偏振态发生改变。因此,偏振态开始发生变化的位置即为扰动点。POTDR具有灵敏度高、响应快、成本低等特点,在振动检测和入侵监测等应用中有很大的潜力。传统POTDR系统中采用一个检偏器对背向瑞利散射光的偏振态进行检测,将偏振态的变化转化为光强的变化。然而,此时有两种情况会导致光纤受到扰动时检测结果中的光强变化很小,称为"信号衰落":(1)在邦加球上,背向散射光偏振态的变化方向垂直于检偏器的方向。此时,散射光信号在检偏器方向上的分量始终保持不变,产生信号衰落现象。(2)当散射光的偏振态为某个特殊偏振态时,扰动造成的双折射变化不会对偏振态产生影响,此时扰动前后偏振态没有发生变化,同样导致了信号衰落现象。针对上述传统POTDR系统的不足,本文提出了一种基于多波长激光器的偏振复用系统来抑制信号衰落现象。本文主要研究工作如下:1.利用Mueller矩阵对POTDR传感过程中偏振态的演化进行了仿真,实现了不同时刻、光纤不同位置的背向散射光偏振态和光纤双折射的仿真计算。并结合邦加球表示法,详细分析了造成POTDR信号衰落现象的两点原因;2.利用多波长激光器及保偏光纤的特性,实现了偏振复用。使传感光纤入射光的初始偏振态在邦加球大圆上均匀分布,以此抑制由于散射光偏振态处于特殊位置造成的信号衰落。提出了一种所需保偏光纤长度的近似计算方法。同时提出一种偏振态的测量方法,对保偏光纤出射光波的偏振态进行了测量验证;3.搭建了基于多波长激光器的偏振复用POTDR系统,采用多波长激光器发出的3个波长的光波,经过1.5 m的保偏光纤,使它们的偏振态在邦加球大圆上近似均匀分开。通过密集波分复用器(DWDM)解复用,并用3个检偏方向互相垂直的检偏器分别对不同波长的信号进行检测。实验中,该系统实现了对10.8 Hz振动的定位与测量,极大抑制了信号衰落现象。与传统POTDR系统相比,信噪比提高了约1 dB,并且避免了传统POTDR系统中由信号衰落造成的定位不准确的问题。