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OptiSystem應用：相位敏感光時域反射（Φ-OTDR）仿真

Φ-OTDR是一種基于相位變化的光時域反射技術，主要利用光脈沖在光纖中傳播時,由于瑞利散射，部分散射光將耦合到光纖纖芯中并以相反的方向傳播, 然后通過干涉儀觀測散射光與發射光的相位差異，從而分析光纖狀態和位置。由于其高靈敏度和分布式感知的特性，Φ-OTDR主要作為一種分布式光纖聲學/振動傳感器使用。

本案例利用OptiSystem仿真Φ-OTDR。

首先，我們搭建一個如圖1所示的系統布局。

圖1.Φ-OTDR系統布局

利用Φ-OTDR組件模擬基于瑞利散射的光纖振動傳感器的行為。該組件可用于感應不同位置的多種振動。用戶輸入振動次數及其位置、光纖長度和光纖參數、激光特性和發射脈沖條件。然后，基于瑞利散射效應的Φ-OTDR分量計算振動頻率和位置。如圖2-圖4所示，依次設置傳輸光纖、發射脈沖以及振動分布。

圖2.光纖參數設置

圖3.發射脈沖設置

圖4.振動分布設置

我們依次在光纖1、2和3次不同位置的振動，比較結果。

a） 只考慮1處位置振動的振幅分布

b） 只考慮1處位置振動的頻率分布

圖5.只考慮1處位置振動

a） 考慮2處位置振動的振幅分布

b） 考慮2處位置振動的頻率分布

圖6.考慮2處位置振動

a） 考慮3處位置振動的振幅分布

b） 考慮3處位置振動的頻率分布

圖7.考慮3處位置振動

我們也可以導入實驗中測量的瑞利散射數據。

圖8.導入實驗測量瑞利散射數據

圖9.導入數據后的振幅分布