BOTDA光纖傳感技術(shù)在光纖環(huán)圈質(zhì)量評(píng)估中的應(yīng)用

韓正英，高業(yè)勝，趙 耀

引言

光纖環(huán)圈是光纖陀螺的敏感核心元件，其繞制工藝和質(zhì)量直接決定了光纖陀螺的傳感精度和性能。因此對(duì)光纖環(huán)圈性能的評(píng)價(jià)和改進(jìn)對(duì)研制高精度光纖陀螺有著重要意義。正是由于光纖環(huán)圈性能影響甚至制約了光纖陀螺的精度，國(guó)內(nèi)外光纖陀螺研制和生產(chǎn)廠家均對(duì)光纖環(huán)圈的性能進(jìn)行測(cè)試，并處于保密狀態(tài)。就目前已公開(kāi)的資料可知，在光纖環(huán)的生產(chǎn)測(cè)試中，在線評(píng)價(jià)其繞制質(zhì)量可以在生產(chǎn)出成品陀螺前有效地監(jiān)測(cè)和控制光纖環(huán)的繞制質(zhì)量，對(duì)于提高成品陀螺的精度和生產(chǎn)效率有著重大意義［1－5］。

光纖環(huán)圈性能下降的影響因素很多，大體可分為光纖本征因素（結(jié)構(gòu)缺陷、非線性效應(yīng)、克爾效應(yīng)等）和非本征因素（應(yīng)力和溫度梯度）［6－7］。這些均會(huì)引起光纖環(huán)互易性、偏振特性、插入損耗以及可靠性等性能的惡化，在光路中形成噪聲，對(duì)光波相位產(chǎn)生影響，最終降低光纖陀螺精度。因此在光纖環(huán)的繞制過(guò)程中和光纖成環(huán)后對(duì)光纖環(huán)圈的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。目前對(duì)光纖環(huán)圈質(zhì)量的評(píng)價(jià)僅限于檢測(cè)損耗、消光比等整體性技術(shù)指標(biāo)，無(wú)法得到光纖環(huán)圈內(nèi)部應(yīng)力分布和可能存在的缺陷等情況，無(wú)法直接監(jiān)控繞制過(guò)程對(duì)光纖性能的影響。對(duì)光纖環(huán)圈成環(huán)質(zhì)量的評(píng)估，較傳統(tǒng)的方法是利用布里淵光學(xué)時(shí)域反射計(jì)BOTDR（Brillouin optical time domain reflectometer）檢測(cè)光纖環(huán)的應(yīng)力分布［8－10］，但該方法空間分辨率（一般在 m級(jí)別）和傳感靈敏度較低，難以實(shí)現(xiàn)在線精確監(jiān)測(cè)光纖環(huán)質(zhì)量。……