パルス符号化ブリルアンファイバーセンサーにおける偏波ノイズ低減のための位相変調ベース周期偏波スクランブリング

科学分野:

• 光学およびフォトニクス
• 光ファイバーセンシング
• 信号処理

背景:

• 偏波ノイズは、ブリルアン光時間領域解析（BOTDA）ファイバーセンサーにおける重要な課題です。
• 周期的な偏波スクランブリング（PS）は、これらのノイズ問題を軽減するための既知の技術です。
• 音響光学変調（AOM）などの既存の方法は、複雑さと非局所効果をもたらす可能性があります。

研究 の 目的:

• 周期的な偏波スクランブリングを生成するための、よりシンプルで効果的な方法を開発すること。
• BOTDAセンサーのシステム複雑性を低減し、非局所効果を緩和すること。
• BOTDAシステムの信号対雑音比（SNR）と測定精度を向上させること。

主な方法:

• 位相変調器の高速軸と低速軸の差動変調効率を利用して周期PSを生成する位相変調を利用しました。
• 新しい位相変調ベースPSの性能を、ランダムPSおよび以前のAOMベースのアプローチと比較しました。
• 信号対雑音比（SNR）の改善とブリルアン周波数シフト（BFS）測定誤差の低減を定量化しました。

主要な成果:

• 位相変調法による周期PSは、AOMアプローチと比較して、システム複雑性と非局所効果を低減しました。
• ランダムPSと比較して、ブリルアン利得の信号対雑音比（SNR）で約4dBの改善を達成しました。
• AOMベースの方法で観察された約4MHzのブリルアン周波数シフト測定誤差を回避しました。

結論:

• 位相変調は、BOTDAセンサーにおける周期的な偏波スクランブリングを生成するための実行可能で有利な技術です。
• この方法は、SNRと精度を向上させ、ランダムPSおよび以前のAOM技術よりも優れた代替手段となります。
• 簡略化されたシステム設計と低減された非局所効果は、より堅牢で正確なファイバーセンシングアプリケーションに貢献します。