用于布里渊光时域分析的光子集成发射器

《Laser & Photonics Reviews》：Photonic Integrated Transmitter for Brillouin Optical Time-Domain Analysis

Brillouin光学时域分析（BOTDA）是一种分布式光纤传感技术，但传统离散式系统存在设备笨重和成本高昂问题。本文通过混合集成InP分布式反馈激光芯片与SOI光子集成电路，设计出首个专用片上BOTDA发射机。在标准单模光纤中实现<0.01 Hz BFS不确定度，空间分辨率达3.3 m，并通过1000次平均提升测量精度。该集成方案为小型化、低成本BOTDA设备提供了新路径。

　　

摘要

布里渊光时域分析（BOTDA）是一种强大的分布式光纤传感技术，广泛应用于各个领域。然而，其广泛的应用受到笨重且成本高昂的离散组件系统的限制。光子集成技术为这一挑战提供了有力的解决方案。在本文中，我们展示了一种高度集成的BOTDA发射器，该发射器通过将磷化铟（InP）分布式反馈（DFB）激光芯片与绝缘体上硅（SOI）光子集成电路（PIC）进行混合集成来实现。这种自主研发的SOI PIC包含三个主要功能部分：光信号的选择与分配、泵浦光的产生以及探测光的产生。该集成BOTDA发射器支持多种调制方案，而在本研究中采用了传统的单脉冲配置来进行系统性能评估。在标准的单模光纤上，我们实现了小于$$的布里渊频移（BFS）不确定性，并具有$$的空间分辨率（SR），同时采用了1000次平均处理。在更高的空间分辨率下，同样在1000次平均处理后，我们在$$的传感光纤上实现了小于$$的BFS不确定性。据我们所知，这项工作首次提出了专用的片上BOTDA发射器，为开发紧凑、可扩展且成本效益高的BOTDA解决方案开辟了有希望的道路。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

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