的从感测光纤反射的光的光谱，其中累浦光 和探针光分别由LPii和LPoi导模支持；
[0035] 图14描绘在第四实验中由接收器测量的、对于两个不同的操作状态从感测光纤反 射的光的光谱，其中累浦光和探针光分别由LPoi和LPii导模支持；
[0036] 图15是用于测量少模光纤(FMF)中应变和溫度系数的干设仪的示意图；
[0037] 图16示出由于FMF长度的变化，图15的干设仪产生的传输光谱的变化；
[0038] 图17是作为FMF长度变化A L的函数的测得峰值波长(强度最大值)的图，其对应于 从图6所示左边起的第四传输峰；
[0039] 图18示出干设仪的传输光谱随溫度的变化；
[0040] 图19是图18所示的右传输峰(强度最大值)的峰值波长相对于溫度的图；
[0041] 图20示出用于测量由于应变和溫度的变化引起的FMF的布里渊频移(BFS)的变化 的实验系统；
[0042] 图21示出作为应变的函数的图20的FMF中的测得的WS数据W及穿过该数据的最 佳拟合线性曲线的图；W及
[0043] 图22示出作为溫度的函数的图20的FMF中的测得的WS数据W及穿过该数据的最 佳拟合线性曲线的图。 具体实施例
[0044] 将详细参照本公开的实施例，在附图中示出了该实施例的示例。将尽可能地使用 相似附图标记来表示相似的部件或部分。在一些附图中示出笛卡尔坐标作为参考。
[0045] 在W下的讨论W及权利要求中，对"第一导模"和"第二导模"的引用不一定分别指 最低阶和第一阶导模，而是更一般地旨在指代可用导模中的不同的一个。
[0046] 而且在W下的讨论中，采用本领域中通常使用的W下的定义和技术术语。
[0047] 折射率分布:折射率分布是相对折射率百分比（A % )与在光纤的所选部分上(从 光纤中屯、线测量的)光纤半径r之间的关系。
[004引相对折射率百分比（A %)或A :术语A表示由等式A (%) = 100x(ni2-nc2)/2m2定 义的折射率的相对测量，其中m是标记为i的折射率分布段的最大折射率，而n。是基准折射 率。段中的每个点具有相对于基准折射率测量的相关联的相对折射率。
[0049] 图IA是根据本公开的分布式布里渊感测系统（"系统"HO的示例实施例的示意图。 系统10包括生成波长M(频率Vl)的累浦光22的累浦光源20W及生成可调波长A2(可调频率 V2)的探针光32的探针光源30。系统10还包括支持至少第一和第二导模的"少导模"感测光 纤50。在示例中，感测光纤50是非维持极化的。感测光纤50具有输入/输出端52。累浦光源20 和探针光源30在输入/输出端52光学禪合到感测光纤50。系统10还包括光学禪合到输入/输 出端52的接收器100。在示例中，接收器100包括操作上连接到平衡的相干检测器的数字信 号处理器，该平衡的相干检测器由50:50光学禪合器和平衡的光电检测器形成。W下更详细 地讨论示例接收器100。
[0050] 在示例中，利用多模光纤F的不同部分和多模1x2 50:50光纤禪合器40实现至累浦 和探针光源20和30W及接收器100的感测光纤输入/输出端52的光学禪合。在实施例中，多 模光纤F和多模禪合器40由与感测光纤相同的少模光纤(FMF)形成W使插入损耗最小化。因 此，在一个实施例中，累浦光源20经由第一光纤部分Fl光学禪合到第一光学禪合器40-1，而 探针光源30和接收器100经由相应的光纤部分F2和F3分别光学禪合到第二光学禪合器40-2。第二光学禪合器40-2经由第四光纤部分F4光学禪合到第一光学禪合器40-1。第一光纤禪 合器40-1还光学禪合到感测光纤输入/输出端52。
[0051] 在示例中，累浦光源20包括窄线宽激光器。图2A是示出累浦光源20的示例实施例 的示意图，该累浦光源20包括采用适当配置的单模光纤60的光纤激光器24和第一光纤放大 器26。累浦光22的波长M可在500至ieOOnm的范围中。在各实施例中，累浦光波长大于 800nm，大于lOOOnm，大于1300nm，W及在ISOOnm至ieOOnm的波长范围中，其中光纤损耗一般 为最小值。在示例中，累浦光源20包括可调滤波器27W过滤累浦波长带宽外的自发发射。
[0052] 图2A示出利用禪合构件70将单模光纤60光学禪合到多模光纤部分Fl的示例。在示 例中，禪合构件70是激发光纤Fl中的基模的简单连结。在另一个示例中，禪合构件70包括配 置成启动光纤部分Fl中的特定模的模选择或"模转换器"71。模转换器71可包括基于自由空 间的元件(诸如相位片)或基于光纤的元件，诸如长周期光纤光栅，例如倾斜光纤布拉格光 栅。
[0053] 可将不同类型的激光器用作累浦光源20的累浦激光器，包括半导体激光器和光纤 激光器，如图2A所示。在示例中，累浦光源20包括CW源，即生成CW累浦光22。在另一个示例 中，累浦光源20生成脉冲累浦光22。如果使用脉冲累浦光源20,则在各实施例中，脉冲宽度 大于10ns、大于100ns W及大于1000ns。
[0054] 在示例中，探针光源30包括窄线宽可调激光器。图2B类似于图2A且示出探针光源 30的示例实施例，该探针光源30包括基于适当配置的单模光纤60的可调光纤激光器34和第 一光纤放大器36。在示例中，探针光源30利用自由空间光纤连接，例如经由光禪合光学系统 80光学禪合到多模光纤部分F2。该配置允许感测光纤50的选择的导模用于支持探针光32。 在另一个示例中，基于长周期光栅(例如，倾斜光纤布拉格光栅）的光学模转换器用于将基 模转换成所选的较高阶模。可将探针光32称为"输入探针光"W与反射的探针光32R相区分。
[0055] 图IB类似于图IA且示出系统10的另一个示例实施例。在图IB的系统10中，累浦和 探针光源20和30分别经由光纤部分Fl和F2光学禪合到光学禪合器40。光学禪合器40进而经 由光纤部分F3光学禪合到具有S个端口 Pl、P2和P3的光学循环器42的端口 Pl。光纤部分F4 将端口 P2光学连接至感测光纤50的输入/输出端52。光纤部分F5将端口 P3光学连接至接收 器100。系统10的运种配置允许累浦光22和探针光32在光学禪合器40处组合，然后经由循环 器42经由光纤部分F3和F4指向感测光纤50。反射的探针光32R然后经由循环器42经由光纤 部分F4和巧从感测光纤50的输入/输出端52指向接收器100。
[0056] 再次参考图IA和1B，且还参考图3A，在示例实施例中，接收器100包括操作上禪合 到处理器单元（"处理器"）1〇4的多频率（多波长)光电检测器单元102。接收器100还包括存 储器单元（"存储器"）1〇6。在示例实施例中，接收器100包括光谱分析器。
[0057] 图3B是系统10的示例接收器部分和示例探针光源部分的特写图。接收器100示为 包括配置为数字信号处理器的处理器104,且还包括由50:50光学禪合器40和平衡光电检测 器110形成的平衡相干检测器112。光学禪合器40光学连接至包括可调滤波器27的单模光纤 部分60,且光学连接至光学禪合至探针光源30中的可调激光器34的光纤部分F6。该配置限 定本地振荡器W生成用于平衡的相干检测器112的基准光（即探针光32的一部分）。
[0058] 探针光源30作为示例示为包括光学调制器(其插入在可调激光器34和光学放大器 之间，在图2B中未示出），该光学调制器用于光学调制来自CW可调激光器34的CW探针光32， W在探针光经由模转换器71被禪合到光纤部分F2之前生成脉冲探针光，运用于将选择模引 入光纤部分F2。
[0059] 如果反射的探针光在感测光纤50中的LPll导模中，存在于(多模)光纤部分F5和单 模光纤部分60之间的模转换器71用于将反射的探针光32R从LPll导模转换成LPOl导模。如 果探针光已经在感测光纤50中的LPOl导模中，则不需要该模转换器。窄带宽滤波器27用于 仅传递反射的探针光32R并且过滤掉所有其它的反射光。
[0060] 在如图IA所示的系统10的一般操作中，由累浦光源20生成的累浦光22传播通过第 一光纤部分Fl至第一光学禪合器40-1并且在输入/输出端52进入感测光纤50。累浦光22然 后仅W导模中的一种导模在感测光纤50中传播。
[0061] 现在还参考图4A，当累浦光22的功率达到模拟布里渊散射(SBS)阔值时，在感测光 纤50中生成布里渊动态光栅(BDG)54和斯托克斯(SBS)波（未示出KSBS波的频率从累浦光 频率Vi向下移。累浦光和SBS波之间的频率差被称为布里渊频移VB，其取决于感测光纤50的 性质和光学和声学导模。
[0062] 如果累浦光22在导模i中在感测光纤50中传输且激发的声波在声学导模m中，则布 里渊频移由下式给出：
(1)
[0064] 且对应的波长移位是：
(Ia)
[0066]其中、是累浦的光波长，m是i阶光导模的有效折射率，且Vm是m阶声学导模的有效 声速。如果频率V2的短脉冲探针光32通过导模j(即，与累浦光22的导模不同的导模)发送， 则如果满足相匹配条件，即如果探针和累浦之间的频率变化是
巧
[0068] 且对应的波长移位是：
贷a)
[0070]由抓G 54反射频率V2-VB的信号，其中Anij = m-nj是光导模巧Pj之间有效折射率 差。
[00川图4B类似于图4A，且示意性示出利用图IA中虚线示出的第二累浦光源20'的另一 个实施例系统10。在该实施例中，来自累浦光源20的频率Vi(波长Al)的窄线宽累浦光22和来 自累浦光源20'的频率v'l(波长A'l)的窄线宽累浦光22'在感测光纤50中反向传播W生成 BDG 54。累浦光波长可在50化m至1600nm的范围中。在各实施例中，光波长大于800nm，大于 lOOOnm，大于1300nm，W及在IS