| Abstract | 第4页 |
| Chinese abstrct | 第5-12页 |
| Chapter 1 Introduction | 第12-19页 |
| 1.1 Background | 第12-16页 |
| 1.2 Motivation | 第16-17页 |
| 1.3 Thesis contribution | 第17页 |
| 1.4 Thesis organization | 第17-19页 |
| Chapter 2 Light scattering in optical fibers | 第19-37页 |
| 2.1 Origins of light scattering | 第19页 |
| 2.2 Spontaneous and stimulated light scattering | 第19-20页 |
| 2.3 Different types of scattering and their characteristics | 第20-21页 |
| 2.4 Optical properties’ fluctuation and distribution | 第21-23页 |
| 2.4.1 Thermodynamic approach of Scalar light scattering | 第22页 |
| 2.4.2 Scalar scattering in optical fibers | 第22-23页 |
| 2.4.2.1 Assumptions | 第22-23页 |
| 2.4.2.2 Density variations and light scattering | 第23页 |
| 2.5 Stimulated Brillouin Scattering | 第23-30页 |
| 2.5.1 Intensity | 第25-26页 |
| 2.5.2 Frequency Shift | 第26页 |
| 2.5.3 Linewidth | 第26-27页 |
| 2.5.4 Temperature Effects | 第27页 |
| 2.5.5 Brillouin Scattering at Room Temperature | 第27-28页 |
| 2.5.6 Acoustic waves and Brillouin scattering: | 第28页 |
| 2.5.7 Thermal motion and acoustic phonons | 第28页 |
| 2.5.8 Acoustics wave’s propagation | 第28-30页 |
| 2.6 Electrostriction | 第30-32页 |
| 2.6.1 Stimulated Brillouin scattering induced by electrostriction | 第31-32页 |
| 2.6.1.1 Brillouin generator and Brillouin amplifier | 第31页 |
| 2.6.1.2 Stimulated Brillouin scattering | 第31-32页 |
| 2.7 Theoretical formulation of stimulated Brillouin scattering (SBS) | 第32-35页 |
| 2.8 SBS power threshold | 第35-36页 |
| 2.9 Summary | 第36-37页 |
| Chapter 3 Limitations in long-range BOTDA | 第37-50页 |
| 3.1 Fiber optic sensors | 第37-39页 |
| 3.1.1 Brillouin optical time-domain analysis (BOTDA) | 第37-38页 |
| 3.1.2 Principle of BOTDA | 第38-39页 |
| 3.1.3 Brillouin gain and Brillouin loss scheme | 第39页 |
| 3.2 Limitations in long-range BOTDA | 第39-49页 |
| 3.2.1 Chromatic dispersion | 第39-41页 |
| 3.2.2 Nonlinear effects (SPM, XPM, MI) in optical fibers | 第41-49页 |
| 3.2.2.1 Effective susceptibility and effective refractive index | 第42-43页 |
| 3.2.2.2 Effective transmission length | 第43页 |
| 3.2.2.3 Effective cross-sectional area | 第43-44页 |
| 3.2.2.4 Self-phase modulation (SPM) | 第44-46页 |
| 3.2.2.5 Cross phase modulation (XPM) | 第46-48页 |
| 3.2.2.6 Modulation instability (MI) | 第48-49页 |
| 3.3 Summary | 第49-50页 |
| Chapter 4 Simplex-coded-based long-range BOTDA | 第50-66页 |
| 4.1 Theoretical study | 第50-52页 |
| 4.1.1 Modulation formats | 第50-52页 |
| 4.1.1.1 Non-return to zero (NRZ) | 第50-51页 |
| 4.1.1.2 Return to zero (RZ) format | 第51-52页 |
| 4.1.1.3 Comparison | 第52页 |
| 4.2 Coded-BOTDA | 第52-58页 |
| 4.2.1 Simplex code | 第52页 |
| 4.2.2 Interest of Simplex-coding | 第52-53页 |
| 4.2.3 Overview about optical pulse coding | 第53-58页 |
| 4.2.3.1 Simplex-coded BOTDA | 第53-55页 |
| 4.2.3.2 Simplex-coding algorithm | 第55-56页 |
| 4.2.3.3 Decoding process | 第56-57页 |
| 4.2.3.4 Code gain calculation | 第57-58页 |
| 4.3 Experimental study | 第58-65页 |
| 4.3.1 Experiment set up: | 第58-59页 |
| 4.3.2 Results and discussion | 第59-65页 |
| 4.4 Summary | 第65-66页 |
| Chapter 5 Differential-pulsewidth-pair-Brillouin optical time domain analysis(DPP-BOTDA) | 第66-77页 |
| 5.1 Theory | 第66-67页 |
| 5.1.1 Advantages and disadvantages of DPP-BOTDA | 第67页 |
| 5.2 Experimental study | 第67-76页 |
| 5.2.1 Experimental setup | 第67-68页 |
| 5.2.2 Measurement results and interpretation: | 第68-76页 |
| 5.2.2.1 Two meters (2 m) spatial resolution | 第69-72页 |
| 5.2.2.2 One meter (1m) spatial resolution | 第72-74页 |
| 5.2.2.3 A half meter (0.5 m) spatial resolution | 第74-75页 |
| 5.2.2.4 Comparative study | 第75-76页 |
| 5.3 Summary | 第76-77页 |
| Conclusion and future work | 第77-78页 |
| References | 第78-82页 |
| Appendix | 第82-87页 |
| A.1 matlab code to generate S-matrix | 第82-84页 |
| A.2 Decoding Matlab algorithm for 15bit Simplex code length | 第84-87页 |
| Acknowledgements | 第87页 |
