本篇文章的研究背景是关于光纤传感技术中的布里渊光学时域分析（BOTDA）和布里渊光学时域反射计（BOTDR）技术。光纤传感技术具有高灵敏度、抗电磁干扰、多路复用或分布式传感能力、抗恶劣环境、轻便易用等优点。布里渊光学时域分析和布里渊光学时域反射计是基于布里渊散射的技术，可以实现对光纤中的应变和温度进行长距离监测。然而，传统的单模光纤在应变和温度的测量中存在交叉敏感性，因此需要消除交叉敏感性，实现对物理量的准确测量。本文提出了一种基于双布里渊峰光纤的多参数光纤传感系统，通过增强布里渊增益响应来改善第二布里渊增益峰的幅度水平，从而减小测量误差，提高应变和温度的准确性。该研究为长距离天然气管道监测等应用提供了可能的解决方案。

本研究旨在通过使用双布里渊峰光纤来实现多参数光纤传感系统，以提高布里渊光时域分析中的布里渊增益响应。该研究通过改进高阶声学模式产生的第二布里渊增益峰的幅度水平，使其与基本声学模式产生的第一布里渊增益峰的幅度水平大致相同。与文献中其他多布里渊峰光纤相比，该光纤显著减小了测量的布里渊频移误差，从而提高了应变和温度的准确性。通过利用与每个布里渊增益谱峰相关的应变和温度的灵敏度值，成功地进行了应变和温度的区分测量，其准确性分别为±13 µε和±0.5℃。该双布里渊峰光纤似乎是其他多布里渊增益谱峰光纤的一种可能替代方案，例如大有效面积光纤和色散补偿光纤，这些光纤由于来自高阶声学模式的弱布里渊增益值而固有地伴随着较大的测量误差。该研究的结果表明，不同的应变和温度系数分别为47 kHz/µε、1.15 MHz/℃和51 kHz/µε、1.37 MHz/℃。此外，增强的布里渊增益谱峰具有几乎相同的幅度水平，使得应变和温度的区分测量成为可能。布里渊插值中的这种光纤消除了复杂的监测设置的需求，并减小了测量误差。研究者认为，在需要进行区分应变和温度测量的长距离天然气管道监测中，该双布里渊峰光纤可能非常有益。

图 1 在1550 nm泵浦波长下，双布里渊峰光纤(DBPF)的模拟布里渊增益谱(BGS)轮廓作为布里利翁频率(泵浦波和探测波之间的频率差)的函数。

图 2 布里渊光学时域反射计(BOTDA)系统的示意图。

图 3 DBPF、大有效面积光栅(LEAF)和标准单模光纤(SMF)的布里渊增益谱。

图 8 在不同温度/应变变化下峰1的BFS曲线(相对于基线)，(b)：峰2的BFS曲线(相对于基线)。

图 9 使用BOTDA同时测量DBPF纤维中的温度(a)和应变(b)。

文献来源：Nageswara Lalam , Hari Bhatta , Xiaoguang Sun , Ping Lu , Paul Ohodnicki , Michael P. Buric , Ruishu Wright,et al.Multi-parameter distributed fiber optic sensing using double-Brillouin peak fiber in Brillouin optical time domain analysis[J].Optics Express,31(22):36590.https://doi.org/10.1364/OE.498141