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解 决 方 案
图 1 用于实验的分布式光纤传感系统 的分析，定义脉冲波形失真系数Y为
式中，X out 和X in 分别是从光纤输出和输入光纤的脉冲波形，
其 脉 冲 宽 度 为 T ， 并 以 脉 冲 各 自 的 起 始 位 置 为 0 时 刻 点 。
则是相对于输出和输入脉冲总功率归一化后的脉冲波
形。因此由式(10)定义的脉冲波形失真系数Y表征了均方根意义
上的波形失真大小。
图 3 脉冲波形失真系数变化曲线
和脉宽通过计算机设置，其中脉冲光的重复周期为260μs，脉
冲宽度分别是50ns、100ns、150ns、200ns。而脉冲的峰值功率
则通过调节p-EDFA的增益来实现。在每组实验前，注入被测光
纤的光脉冲功率和脉冲波形都被仔细测定，以便能够对相同实
验参数下光脉冲进入光纤和从光纤输出后的状态进行比较。
三、实验结果与分析
1. 自相位调制的影响
图 2 光纤末端光脉冲波形图
图3为脉冲波形失真系数随脉冲峰值入射功率变化的曲
线图。其中，输入的脉冲宽度为150ns，脉冲的重复周期为
260μs，并分别给出了5km、10km、25km三种光纤长度的脉冲
波形失真系数。从图中可知，随着脉冲峰值入射功率的逐渐增
大，失真系数曲线先是保持平坦，在某个阈值功率之后迅速增
大。另外，在相同的峰值入射功率下，随着光纤长度的增加，
输出脉冲的失真系数随之增加。以5km光纤为例，在脉冲峰值入
射功率为0~5500mW时，脉冲的失真系数曲线是基本平坦的；在
脉冲峰值入射功率为5500~14000mW时，脉冲的失真系数曲线则
随脉冲峰值入射功率的增大而增大。因此，在光纤长度为5km
时，5500mW的脉冲峰值入射功率是脉冲失真曲线的一个阈值功
图2为不同的脉冲峰值入射功率的情况下，经被测光纤输出 率。
后脉冲波形变化情况。即，在相同的被测光纤长度下，从图1实 图 4 脉冲峰值入射功率阈值与脉宽和光纤长度的关系曲线
验系统的环形器1端口处注入不同峰值功率的脉冲，利用示波器
依次采集经被测光纤输出脉冲波形，波形图如图2。实验中，入
射脉冲的脉冲宽度为150ns，脉冲的重复周期为260μs。图2右
上角标注展示了3种不同长度的被测光纤，分别是5km、10km、
25km，以及在同一光纤长度下注入的三种脉冲峰值功率，分别
是2349mW、5482mW、13703mW。为了方便比较波形变化，采用
Origin数据处理软件将实验所得各组数据制成波形图并叠加于
图2上。图2的纵坐标是光电转换后输出的电信号幅度，代表了
光脉冲功率。从图2中可以得出，在自相位调制和色散共同作用 脉冲峰值入射功率阈值代表了自相位调制对脉冲发射功率
下，会引起脉冲波形失真。在同样的脉冲峰值入射功率下，随 的限制，对分布式光纤传感系统的设计有着重要的指导意义。
着光纤长度的增加，输出脉冲波形失真的越严重。而在相同的 因此进行进一步研究了入射脉冲的脉冲宽度以及光纤长度与功
光纤长度下，随着脉冲峰值入射功率的增大，输出脉冲波形也 率阈值的关系。图4(a)为4种不同脉冲宽度的实验结果，分别
会失真的越严重。为了能够对脉冲波形的失真程度进行定量化 是50ns、100ns、150ns、200ns。光纤长度分别设置为5km、
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