CN104316217A - 一种基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统，包括自测温光纤复合导线、激光器、光纤波分复用器、光电接收与放大组件、信号采集预处理系统单元，所述自测温光纤复合导线是将传统导线中心层或者内层的一根铝线或者钢线替换为植入有光纤的光单元，系统有效地集中监测与管理手段来获取线路导线自身运行特征及周边环境温度的变化，为输电线路安全生产、运行维护管理、状态检修、应急防灾等提供准确的动态信息，实现输电线路安全预警和辅助决策的作用，提高运行维护、安全生产的精细化管理水平，积极推动智能电网输电环节建设运行。

Description

一种基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统

技术领域

本发明涉及一种基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统。 

背景技术

温度一直是人类从事各项活动所要掌握的重要信息，而获取温度信息的技术和方法也越来越科学，人类越来越迫切的需要掌握生存环境的温度不断变化。对于现代化工业的今天，温度信息的获取有着更广的现实意义。人们一直在寻求温度的各种测量方法，而随着科学技术的迅猛发展，对温度的测量精度要求也越来越高。 

以电信号为工作基础的传统温度传感器，如热电偶、热敏电阻、热释电探测器等温度传感器的发展己经非常成熟，它们以其结构简单、测量精度高、成本低等特点而广泛应用在国民经济、科研、国防等领域。但在有强电磁干扰或易燃易爆的场合下，基于电信号测量的传统温度传感器便受到很大的限制。 

随着光纤技术与光纤传感理论的研究与发展，科研人员开始提出温度的分布式测量。光纤具有体积小、重量轻、可挠、电绝缘性好、柔性弯曲、耐腐蚀、测量范围大、灵敏度高等特点，对传统的传感器特别是温度传感器能起到扩展提高的作用，完成前者很难完成甚至不能完成的任务。光纤传感技术用于温度测量，除了具有以上特点外，与传统的温度测量仪器相比，还具有响应快、频带宽、防爆、防燃、抗电磁干扰等特点。因此，光纤温度传感技术受到各行各业科技人员的高度重视并进行深入的探索。点式光纤温度传感器由于具有技术上容易实现、抗一干扰能力强、灵敏度高等特点，得到了很大的发展。如吸收型光纤温度传感器，荧光衰减型光纤温度传感器，热色效应光纤温度传感器等。但是点式温度传感器仅能测试某点或某小部分区域的温度状态，无法实现空间温度分布的测量。采用大量的点式温度传感器实现某些场合温度的分布测量是不经济的，甚至是不可能的。分布式光纤温度传感器可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点或多点准分布测量相比具有较高的性能价格比。分布式光纤温度传感器其有很多优点:1) 光纤本质是绝缘的，适合易燃、易爆环境；2) 光纤中传输的是光信一号，抗强电磁干扰；3) 光纤纤细柔软，易于安装；4) 实现温度的分布式测量。 

在科研和工程技术中，有许多场合需要确定温度的分布，例如长距离输油管道、通信电缆或电力电缆等管道的沿线温度场分布，大型电力变压器内部的温度场分布，桥梁、大坝、仓库、大型建筑、隧道、高压容器、航天器机身等的温度分布。电子、冶金、化工等许多行业的生产中，也都需要对多个温度点同时进行监控，如测量存储易燃、易爆或其它物质大型存储罐温度分布，结构复杂的大型设备以及回转设备的温度分布等。 

发明内容

本文设计了一种基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统有效地集中监测与管理手段来获取线路导线自身运行特征及周边环境温度的变化，为输电线路安全生产、运行维护管理、状态检修、应急防灾等提供准确的动态信息，实现输电线路安全预警和辅助决策的作用，提高运行维护、安全生产的精细化管理水平，积极推动智能电网输电环节建设运行。 

一种基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统，包括自测温光纤复合导线、激光器、光纤波分复用器、光电接收与放大组件、信号采集预处理系统单元，其特征在于：所述自测温光纤复合导线是将传统导线中心层或者内层的一根铝线或者钢线替换为植入有光纤的光单元，其内层包括6根铝线或者钢线，外层包括12根铝线或者钢线，每层铝线或者钢线应均匀紧密地绞合在下层中心线芯或内绞层上，所述光单元采用了不锈钢管无缝焊接技术将数据光纤放置于特制的不锈钢管空管中，不锈钢管外径与相邻铝单股线外径一致，光纤和空心钢套之间采用防干扰材料填充物对光纤进行固定；计算机控制同步脉冲发生器产生具有一定重复频率的脉冲，所述脉冲一方面调制脉冲激光器，使之产生一系列大功率光脉冲，同时向高速数据采集卡提供同步脉冲，进入数据采集状态；所述一系列大功率光脉冲经过波分复用器的一个端口进入到传感光纤，并在光纤中各点处产生后向散射光，返回到波分复用器；后向散射光通过薄膜干涉滤光片分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光，经波分复用器的另外两个端口输出，并分别进入到光电检测器( APD)和主放大器中进行光电转换和放大，将信号放大到数据采集卡能够有效的采集范围上；此时所述数据采集卡将传感光纤各点散射回来的光电信号进行采集和存储，产生一条光纤温度曲线，并等待后续光脉冲产生的散射光电信号进行累加和平均等数据处理，最终由计算机通过编译好的软件进行温度解调和显示。 

所述基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统，所述自测温光纤复合导线实现了在传输电能的同时,可有效传输通信信号。 

通过对自测温光纤复合导线的研制，实现对输电线路导线运行温度变化实时监测功能，实现导线载流量、运行温度、应力变化的实时监测，提高了输电线路导线传输容量和电网运行的安全性，降低电网线损。 

附图说明

图1示出了自测温光纤复合导线结构图。 

图2示出了基于BOTDA的分布式光纤传感系统基本框。 

图3示出了光纤受应变的频移效果图。 

图4示出了光纤所受应变增大时布里渊频率的移动。 

图5示出了基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统。 

图6示出了不同波长的散射光功率曲线。 

具体实施方式

图5是基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统整体框图，主要组成部分:激光器、光纤波分复用器、光电接收与放大组件、信号采集预处理系统等单元； 

(1)激光器

激光器的波长可选择905nm或1550nm。反斯托克斯散射光子数的信号强度与激发光波长的4次方成反比，即激发光的波长越长，散射光子信号越弱.但是激发光的波长越短，反斯托克斯i}(射光的损耗越大.因此，对于短距离侧量，可选用波长为905nm的激光器，而对于长距离测量则应选用长波长激光器，如果雪崩光电二极管APD的响应时间很短，输入光脉冲近似为矩形时，则APD所接收的信一号是长度为v_GΔT/2的光纤上所有散射光的和。如果APD的上升时问与输入脉冲宽度不匹配，则空间分辨率主要取决于APD的上升时间。如当脉冲宽度为50ns，探测器的响应时间满足要求时，则其空间分辨率为5m。为获得较高的空间分辨率，激光器的光谱宽度应尽量窄。根据实际情况，激光器的光谱宽度可在10～50nm之间选择。激光器一般带有尾纤，出纤功率应大于500mW。

(2)光纤波分复用器 

光纤波分复用器是影响系统洲温灵敏度与精度的重要组成部分。如上所述，当激光二极管发出的窄脉冲光在光纤中传播时，会产生波长不同的前向和背向瑞利散射、斯托克斯散射、反斯托克斯散射以及布里渊散射信号，其中反斯托克斯散射具有较高的温度灵敏度，其光子被用做温度信息的载体。具有不同波长的光纤背向散射信号要经过光纤波分复用器，有效分离出反斯托克斯散射光信号，或者分离出其他用于侧量或参考的信号，如瑞利散射、布里渊散射。光纤波分复用器是一种光色散系统，它可利用棱镜的角色散、衍射光姗(或光纤光栅)以及光干涉窄带滤光器实现。尤其是窄带滤光器，可根据分离信号的不同波长要求，形成相应中心波长及光谱宽度的滤光器。

(3)光电接收与放大组件 

光电接收与放大组件由带前置放大器的雪崩光电二极管和高增益、宽带、低噪声放大器组成。

(4)信号采集与处理系统 

信号采集与处理系统由双通道高速瞬态(1 DAM)信号采集处理卡组成。具体的实现过程:在同步控制单元的触发下，光发射机产生一个大电流脉冲，该脉冲驱动半导体激光器产生大功率的光脉冲，并注入激光器尾纤中，从激光器尾纤输出的光脉冲要经过光路耦合器后进入一段放置在恒温槽中的光纤，这一段光纤用于系统标定温度，然后进入传感光纤。当激光在光纤中发生散射后，携带有温度信息的布里渊后向散射光将返回到光路耦合器中。光路耦合器不但可以将光脉冲直接耦合至传感光纤.而且还可以将散射回来的不同于发射波长的布里渊散射光耦合至分光器。分光器由两个不同中心波长的光滤波器组成，它们分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光，两路光信号经过接收机进行光电转换和放大，然后由数据采集单元进行高速数据采样并转换为数字量，最后经过对信号进一步处理，用于温度的计算。

计算机控制同步脉冲发生器产生具有一定重复频率的脉冲，这个脉冲一方面调制脉冲激光器，使之产生一系列大功率光脉冲，同时向高速数据采集卡提供同步脉冲，进入数据采集状态.光脉冲经过波分复用器的一个端口进入到传感光纤，并在光纤中各点处产生后向散射光，返回到波分复用器。后向散射光通过薄膜干涉滤光片分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光，经波分复用器的令外两个端口输出，并分别进入到光电检测器( APD)和主放大器中进行光电转换和放大，将信号放大到数据采集卡能够有效的采集范围上。此时数据采集卡将传感光纤各点散射回来的光电信号进行采集和存储，产生一条光纤温度曲线，并等待后续光脉冲产生的散射光电信号进行累加和平均等数据处理。最终由计算机通过编译好的软件进行温度解调和显示。 

利用布里渊散射进行光纤传感是近几年发展起来的高新技术，由于布里渊散射信号的频移和强度受光纤所受到的温度和应变的影响，所以通过测量布里渊信号的强度或频移就可以得到光纤的温度和应变的分布信息。有直接检测型和外差检测型，其测温距离长，分辨率高，结构复杂。其基本原理是在光纤一端采用可调谐连续激光器注入连续光，在另一端采用脉冲激光器注入光脉冲:通过使连续光光频比脉冲光的高(或低)一个布里渊频移，而使连续光经历增益(或损耗);在光纤两端与两个激光器之间分别设有光隔离器，以稳定输出光频;在注入脉冲端用掺锗的APB或快速Pjrl探测返回光的光强。在测温时，调谐连续激光光频，使从被探测点返回的布里渊增益(或损耗)信号最大;再用射频光谱分析仪探测出此时两激光器的光频差，此即被探测点的布里渊频移。 

基于该技术的传感器典型结构如图2所示。处于光纤两端的可调谐激光器分别将一脉冲光（泵浦光Pulse）与一连续光（探测光CW）注入传感光纤，当泵浦光与探测光的频差与光纤中某区域的布里渊频移相等时，在该区域就会产生布里渊放大效应（受激布里渊），两光束相互之间发生能量转移。由于布里渊频移与温度、应变存在线性关系，因此，对两激光器的频率进行连续调节的同时，通过检测从光纤一端耦合出来的连续光的光功率，就可确定光纤各小段区域上能量转移达到最大时所对应的频率差，从而得到温度、应变信息，实现分布式测量。 

布里渊散射光频移的大小决定于声波速度。由于传感光纤感受的温度和应变会影响光纤内部的声波速度，布里渊频移由传感光纤感受的温度和应变决定公式1： 

 式中、分别为温度和应变的变化量；、分别为布里渊频移的温度和应变系数，这些系数可以通过实验来确定。图3和图4给出频移与应变关系的示意图，温度与频移也有相应关系。

本发明基于分布式光纤温度传感原理，建立数学模型，通过大量的仿真计算、模拟试验、现场测量诊断研究，提出了在传统导线和碳纤维导线中绞入一根植入有光纤的光单元，能够实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点或多点准分布测量相比具有较高的性价比，进而研制出一套能够实现变电站导线温度数据测量、采集、传输一体化，人机界面友好便于广大电力工作人员方便使用的测温装置。通过本发明的研究，可使输电线路运行维护人员及时掌握线路导线的运行状态，对导线运行状态做出预测、预警、安全评估等，及时发现异常或故障，及时处理，科学有效地预防地区电网运行波动，避免事故进一步扩大化，造成电网大面积停电，而导致的经济损失。 

系统的工作波长也就是脉冲激光器的工作波长，是脉冲激光器的重要性能指标。系统的工作波长直接影响到波分复用组件、滤波片组、传感光纤、APD的相应波长范围等器件参数的选择。因此有必要对系统波长的合理选择问题进行分析。 

1)、系统工作波长与待检光功率的关系 

从光纤本身而言，光在光纤中的传输存在损耗，传输损耗系数随光波波长的增加而减小，光纤布里渊散射信号随波长的增加而变弱。另外，光电转换器件即雪崩光电二极管APD的光谱也远非线性。这一切都提出一个问题，如何选择传感系统的工作波长，才能使系统的散射光待检光功率(即进入到APD的散射光功率)最大，即信噪比最大。而系统的测温机理决定了中心波长优化的一条根本原则是:使回到光纤始端的光纤末端的后向散射反斯托克斯信号的强度最大，有公式2

 

式中L为光纤长度；P₀为光源进入光纤始端的光功率；P_as（L）为光纤末端返回光纤始端的反斯托克斯光功率；K_as为一个与布里渊散射截面、布里渊频移处光纤元件的祸合效率及光纤后向散射因子等有关的系数；R_as(T)为下能级的布居数；λ_as为反斯托克斯散射光波长；α₀、α_as分别为光纤在光源中心波长和反斯托克斯散射光波长处的损耗.

光纤的衰减大致可以分为三类:吸收损耗、附加损耗和散射损耗。吸收损耗主要来自三个方面:光纤材料的本征吸收、材料中杂质吸收和结构中原子缺陷吸收。附加损耗是光纤成缆后产生的损耗。散射损耗主要是指瑞利散射，它属于固有散射，是由于光纤材料中折射率不均匀造成的。瑞利散射的损耗与波长四次方成反比。即公式3：

 

 式中A为比例系数，由具体的传感光纤决定。有大量关于光纤损耗的文献可知，对于硅材料光纤在0.6-1.6μm范围内，瑞利散射是损耗的主要本征源，即有公式4:

 

 令dPas(L)/dλ0=0，有公式5:

 

  式中Δv为布里渊频移。通过特定损耗分布光纤，可以得到不同测温距离情况下的波长。对于给定的传感光纤和测温距离，从提高反斯托克斯信号待检光功率的角度出发，系统有一个最佳的中心波长。大于或小于这个中心波长，都会减弱反斯托克斯信号的光功率。并且这个最佳波长随测温距离的增大而增大。

2)、系统工作波长与温度灵敏度的关系 

    基于后向布里渊散射的分布式光纤测温系统，是根据斯托克斯和反斯托克斯两路信号的强度比来实现温度测量，如公式6:

 

 式中h为普朗克常量，c为光速，k为玻耳兹曼常数，T为绝对温度，Δv为布里渊频移。系统的温度灵敏度定义为有微小温度变化时，引起强度值R(T)的变化，即有公式7：

                

 根据布里渊光谱，半导体脉冲激光器工作波长和布里渊散射信号中心波长关系为公式8：

 

 将公式8带入公式7，化简后得到系统的温度灵敏度是数学表达式，即有公式9

 

 公式9表明，系统的温度灵敏度在其它条件一定的情况下，随系统选取半导体激光器中心波长的增加而提高。实际系统中温度灵敏度要比用公式9计算的低，原因就在于后向瑞利散射谱的拖尾混漏入布里渊信号潜段中，而瑞利散射对温度不敏感，即使制作隔离度更高的布里渊滤光片也不能根本解决这一问题。从公式8可以得到公式9

 

  定义Δs、Δas分别为斯托克斯、反斯托克斯信号中心波长与半导体激光器中心波长之间的距离。则对于给定条件下的半导体激光器，间距Δs、Δas越大，意味着混漏入布里渊信号中的瑞利信号越弱，相应的系统温度灵敏度也越高。对于同一传感光纤而言，系统的中心波长越长，相应布里渊散射信号与激发信号之间的距离也越大，对提高系统的实际温度灵敏度越有利。

3)、系统工作波长与工作稳定性的关系 

系统的工作稳定性是指:随着半导体激光器的持续工作，其中心波长常会因为管芯发热而向长波长方向漂移，相应布里渊散射信号的中心波长也会随之发生变化，从而影响整个系统的工作状态。

尽管优质半导体激光器的中心波长漂移量较小，但是也会给高性能参数的系统带来明显的不利影响。从公式9可得到公式10: 

 

式中，Cs、Cas分别斯托克斯和反斯托克斯信号的漂移系数，它表明布里渊信号中心波长随激发信号中心波长漂移而变化的比例。从式公式9中可以看出Cs＞1、Cas＜1。即斯托克斯信号中心波长的漂移量大于激发信号中心波长的漂移量，并一且随激发信号中心波长的增加成比例增大。同样地，反斯托克斯信号中心波长的漂移量小于激发信号中心波长的漂移量;并且随激发信号中心波长的增加成比例减小。因此，从系统工作稳定性角度出发，系统中心波长选择短波长是有利的。

从以上几点分析中可以看出:系统的最优中心波长实际是和系统选用光纤、系统的测温距离密切相关的。在两者一定的情况下，从系统温度灵敏度角度出发，系统波一长越长越好;从工作稳定性角度出发，系统波长宜选择短波长:而从待检测光功率的角度出发，系统只有一个最佳波长。基于后向布里渊散射测温系统一个最大的不足是:布里渊散射信号的强度太弱。因此，系统最优中心波长的选取应该在着重考虑信号强度的基础上，兼顾系统的温度灵敏度和稳定性。同时.还应该从实际的角度出发，考虑半导体激光器中心波长的普适性以及光电检测器等因素，主要是APD的光谱响应范围，选择适当的系统中心波长，使斯托克斯光波长和反斯托克斯光波长处在APD光谱响应范围的平坦区域内。由前面的公式分析可得出一个更能体现待检光功率与系统工作波长的关系式为公式11： 

 

 式中A为一系列与波长无关的常量。结合在不同入射波长和反斯托克斯波长处的损耗系数，可以得到如图6所示的不同波长的散射光功率曲线。

从图6中可以看出，当传感距离较近，如小于40米时，激光在波长a1(840nm)附近时传感光纤尾端返回的反斯托克斯光最强;当传感距离在400m-2200m范围内时，激光器的最佳工作波长处于a2(1320nm)附近，单模光纤优于a4多模光纤;而对于传感距离更长的传感系统，a3(l550nm)的工作波长显示出优越性，单模光纤同样比a5多模光纤效果更好。从图3中又可看出，随着传感距离的增加，相应的激光器的最佳工作波长向更长的波长方向移动。这就给本项目选择工作波长提供了理论依据，选择了1.550nm作为工作波长。总之，系统工作波长的选择要以系统的整体性能为准，以合理的选择最佳工作波长。 

布里渊分布式光纤温度传感器的温度信号是由光纤中的后向反斯托克斯散光所携带，散射系数很小。且此信号功率的大小决定着APD的探测精度，前置放大器和主放大器的增益系数，以至于数据采集卡的采集范围。因此有必要对光纤中的后向反斯托克斯布里渊散射光功率进行一个定量的分析计算。在实际应用系统中，由于泵浦光脉冲从光纤放大器出来后还要经过光纤分路器、传感光纤、光滤波器等部件才到达光探测器。这样，得出光脉冲经过光波分复用器、光滤波片插入损耗及传感光纤的传输损耗后完整的后向反斯克斯布里渊散射光功率公12: 

 

 式中，v为光在光纤中的传输速度；E0为泵浦光脉冲的能量:h, k分别为普朗克常数和玻尔兹曼常数；Δv为光纤的布里渊频移量；Γas为光纤单位长度上的后向反斯克斯布里渊散射光的散射系数；α0、αas分别为入射泵浦光和反斯托克斯布里渊散射光在光纤中单位长度上的损耗系数;L为对应光纤上某一测量点到测量起始点的距离;T为该测量点处的绝对温度;η0，η1，η2分别为入射泵浦光通过光纤分路器进入传感光纤的光通过率、后向反斯托克斯布里渊散射光通过光纤分路器进入光滤波器的光通过率、后向反斯托克斯布里渊散射光通过光滤波器进入光探测器的光通过率。

接下来对后向反斯托克斯布里渊散射光功率Pas(T)进行一个定量的分析计算,此处只需对Pas(T)的最小值进行计算便可。对公式12进行分析可知，当系统确定之后，参数v、h、k、Δv、Γas、α0、αas、η0，η1，η2都将不变，因此凡Pas(T)只随E0、T和L的改变而改变。进一步分析发现，Pas(T)与E0成正比关系，随T增加而增加，随L的增加而减小。根据实验系统所要达到的系统指标，系统工作温度范围为-20℃～120℃，传感距离4km，空间分辨率1m。因此在进行计算时，将测量点取在传感光纤的最远端4km处，温度假定为-20℃，脉冲激光器峰值功率为10W,光脉冲宽度为1Ons 

通过己知的常量进行计算:

 

  把这些常量带入公式12中可得

 

由上面的计算结果可知，光探测器接收到的后向反斯托克斯布里渊散射光功率大接近nW量级。也就是说，光探测器探测到的后向反斯托克斯布里渊散射光完全淹没在噪声当中，因此要将信号光从噪声中提取出来，除了尽可能提高光探测器的探测灵敏度以外，必须采取有效的信号处理措施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统，包括自测温光纤复合导线、激光器、光纤波分复用器、光电接收与放大组件、信号采集预处理系统单元，其特征在于：所述自测温光纤复合导线是将传统导线中心层或者内层的一根铝线或者钢线替换为植入有光纤的光单元，其内层包括6根铝线或者钢线，外层包括12根铝线或者钢线，每层铝线或者钢线应均匀紧密地绞合在下层中心线芯或内绞层上，所述光单元采用了不锈钢管无缝焊接技术将数据光纤放置于特制的不锈钢管空管中，不锈钢管外径与相邻铝单股线外径一致，光纤和空心钢套之间采用防干扰材料填充物对光纤进行固定；计算机控制同步脉冲发生器产生具有一定重复频率的脉冲，所述脉冲一方面调制脉冲激光器，使之产生一系列大功率光脉冲，同时向高速数据采集卡提供同步脉冲，进入数据采集状态；所述一系列大功率光脉冲经过波分复用器的一个端口进入到传感光纤，并在光纤中各点处产生后向散射光，返回到波分复用器；后向散射光通过薄膜干涉滤光片分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光，经波分复用器的另外两个端口输出，并分别进入到光电检测器( APD)和主放大器中进行光电转换和放大，将信号放大到数据采集卡能够有效的采集范围上；此时所述数据采集卡将传感光纤各点散射回来的光电信号进行采集和存储，产生一条光纤温度曲线，并等待后续光脉冲产生的散射光电信号进行累加和平均等数据处理，最终由计算机通过编译好的软件进行温度解调和显示，实现能在整个光纤长度上以距离的连续函数形式传感出被测参数随光线长度的变化。

2.根据权利要求1所述的基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统，其特征在于，所述自测温光纤复合导线实现了在传输电能的同时,可有效传输通信信号。

3.根据权利要求1所述的基于布里渊散射自测温光纤复合导线在线监测系统，其特征在于，所述脉冲激光器的工作波长与待检光功率存在如下关系:

 

式中A为比例系数，L为光纤长度；Pas为光纤末端返回光纤始端的反斯托克斯光功率；α0、αas分别为光纤在光源中心波长和反斯托克斯散射光波长处的损耗，λas为反斯托克斯散射光波长；Δv为布里渊频移。