1989 年，NTT 实验室的 Horiguchi 和 Tateda 发表了一篇论文，描述了利用受激布里渊散射（SBS） 测量单模光纤衰减分布的方法，他们将该技术称为布里渊光时域分析（BOTDA）。受激布里渊散射是一种非线性光学效应，涉及两束反向传播的光输入（即光纤两端各注入一束光），它们通过光纤中与光波长相当尺度的机械振动（声子）相互耦合。

BOTDA 研究***初的重点方向是利用受激布里渊散射提供的光学增益来提高 OTDR 的测量范围和精度。然而，很快人们意识到该技术同样可以用于测量布里渊频移。布里渊频移是应变和温度的函数，由此开辟了分布式传感的新可能性。与其他分布式光纤传感（DOFS）技术类似，BOTDA 提供位置分辨的测量读数，并且由于测量技术本身具有增益，其输出信号通常较强。

布里渊频移作为温度和应变的函数，可同时用作这两种物理量的传感器；除非从物理环境中显而易见（例如光纤上没有施加应变），否则必须区分这两种被测量。 

BOTDA 的一个主要缺点是它需要进行环路配置（因为光必须从光纤两端注入），如果环路中的光纤在任何位置断裂，所有测量数据将全部丢失。这在实际应用中可能成为严重问题，因为光纤传输中总存在断裂或中断的风险。

另一种布里渊光时域反射（Brillouin OTDR，BOTDR）技术，由 NTT 团队于 1993 年演示。BOTDR 基于自发布里渊散射，并采用单端配置（在 BOTDR 中，采用环路配置可以在光纤发生单点断裂时仍保持大部分传感光纤可用）。

因此，BOTDR 提供了更具鲁棒性的解决方案。虽然可以认为 BOTDA 系统的性能从理论上优于BOTDR，但在监测线性目标时，由于 BOTDA 需要环路光纤，有效监测范围实际上会减半。

                                                                   自发布里渊散射与受激布里渊散射

自发布里渊散射（Spontaneous Brillouin Scattering） 和受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering） 都可用于分布式传感。基于自发布里渊散射的系统在概念上类似于 Raman 分布式温度传感（DTS），主要区别在于布里渊散射引起的频移远小于拉曼散射。因此，布里渊技术需要对后向散射光谱进行更高分辨率的分析，包括使用线宽更窄（narrower linewidths）的光源。

拉曼散射的频移（frequency shift in Raman scattering）由分子振动（molecular vibrations）决定，用于分布式光纤传感（DOFS）的谱线频移约为 13 THz。而布里渊散射源自晶格振动（超声波），其频移由声波波长必须与入射光波长匹配的条件决定。因此，布里渊频移取决于介质中光速与声速的比值。

然而，受激布里渊散射涉及三种波的相互作用，即两束相隔布里渊频移的光波（two optical waves separated by the Brillouin shift）和将两束光波耦合的声波（the acoustic wave that couples the two optical waves）。受激布里渊散射的额外复杂性以及其窄带特性（narrowband nature），催生了多种不同的方法来利用这一物理现象。

BOTDA 是***成功利用非线性效应的光纤传感器实例，即利用两束反向传播光信号的相互作用（interaction of two counter-propagating optical signals）。

与拉曼技术相比，布里渊技术在采用的方法上更加多样，其声称的性能指标范围也远比拉曼 DTS 广泛。此外，在长距离应用中，布里渊技术中探测光和返回信号均为窄带特性（narrowband nature），因此可以通过远端光放大器（remotely-sited optical amplifers）有效放大；而拉曼 DTS 则不行，因为拉曼信号的谱宽太大，放大过程噪声过高。另一方面，拉曼技术通常实现更简单，且具有对应变不敏感的显著优势，从而避免了布里渊系统中存在的严重交叉敏感性（cross-sensitivity）问题。

美国VIAVI 公司的BOTDR 凭借在现场测量和监控系统等光纤测试设备领域超过40年的经验，VIAVI将其相关知识与技术应用到分布式光纤传感应用程序。成功克服了交叉敏感性（cross-sensitivity）问题，只需一根光纤即同时解耦测量温度和应变。

巨泽科仪销售各系列分布式光纤BOTDR产品，欢迎咨询 ！