BOTDA光纖傳感技術在光纖環圈質量評估中的應用

韓正英，高業勝，趙 耀

引言

光纖環圈是光纖陀螺的敏感核心元件，其繞制工藝和質量直接決定了光纖陀螺的傳感精度和性能。因此對光纖環圈性能的評價和改進對研制高精度光纖陀螺有著重要意義。正是由于光纖環圈性能影響甚至制約了光纖陀螺的精度，國內外光纖陀螺研制和生產廠家均對光纖環圈的性能進行測試，并處于保密狀態。就目前已公開的資料可知，在光纖環的生產測試中，在線評價其繞制質量可以在生產出成品陀螺前有效地監測和控制光纖環的繞制質量，對于提高成品陀螺的精度和生產效率有著重大意義［1－5］。

光纖環圈性能下降的影響因素很多，大體可分為光纖本征因素（結構缺陷、非線性效應、克爾效應等）和非本征因素（應力和溫度梯度）［6－7］。這些均會引起光纖環互易性、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，對光波相位產生影響，最終降低光纖陀螺精度。因此在光纖環的繞制過程中和光纖成環后對光纖環圈的質量進行測試評估。目前對光纖環圈質量的評價僅限于檢測損耗、消光比等整體性技術指標，無法得到光纖環圈內部應力分布和可能存在的缺陷等情況，無法直接監控繞制過程對光纖性能的影響。對光纖環圈成環質量的評估，較傳統的方法是利用布里淵光學時域反射計BOTDR（Brillouin optical time domain reflectometer）檢測光纖環的應力分布［8－10］，但該方法空間分辨率（一般在 m級別）和傳感靈敏度較低，難以實現在線精確監測光纖環質量。……