布里奇曼

布里奇曼（共12篇）

布里奇曼 篇1

1 引言

自从1976年V.Vali和R.W.Shorthill首次演示光纤陀螺以来,光纤陀螺受到了各国家研究人员的普遍重视,获得了很大发展。到目前为止,主要经历了干涉型(I-FOG)、谐振型(R-FOG)和布里渊型(B-FOG)三代的发展历程。其中,干涉型光纤陀螺技术上日趋成熟,并且已经成功应用于各个领域;谐振型光纤陀螺目前处于实验室研究阶段;布里渊光纤陀螺作为第三代的光纤陀螺,代表了光纤陀螺高精度和小型化的发展方向,其数字化的频率输出,更适合于捷联式惯导系统[2]。在国际上,麻省理工大学[3,4]、斯坦福大学[5,6]和东京大学[7,8]对布里渊光纤陀螺偏振态、锁定、判向、克尔效应及其它噪声源进行了一系列的研究,在国内北方交通大学对布里渊光纤陀螺的阈值光功率、光偏振度等进行了理论分析[9,10,11],均取得了一定的研究成果,但是由于布里渊光纤陀螺对器件的要求以及理论上尚未完善,这种陀螺目前还处于理论摸索的阶段。随着近几年光纤通信领域相关技术的发展,窄带抽运源[12]、特种光纤[7]、新型高效耦合器[12]等技术和器件的相继突破给布里渊陀螺的发展带来了机遇,因此对这种新型光纤陀螺的研究具有重要的意义。

布里渊光纤环形腔是布里渊光纤陀螺的核心[13],环形腔的性能将直接影响到陀螺的精度。在国际上,F.Zarinetch[4],Michael Raab[14]及S.Huang[5]等人曾经设计了不同的布里渊光纤环形腔,但是没有考虑到环形腔的设计参数对布里渊光纤陀螺的影响。本文从布里渊光纤陀螺的原理出发,在对环形腔的光强进行深入分析的基础上,研究了布里渊光纤陀螺对于环形腔输入光强及耦合系数的要求,提出了布里渊光纤陀螺环形腔的工作点设计方案,并通过测试表明了该方案的正确性。

2 布里渊光纤陀螺原理

布里渊光纤陀螺的基本原理如图1所示。大功率窄谱激光器发出的泵浦光通过耦合器1后分成强度相等的两束光,再经过耦合器2后绝大多数光进入光纤环,当光纤环中的泵浦光功率达到受激布里渊散射的阈值光功率时,泵浦光会激发出与之反向的受激布里渊散射光(斯托克斯光),散射光的频率受Sagnac效应的影响而随光纤环的旋转角速度发生变化,其中沿顺时针(CW)和逆时针(CCW)方向的散射光的频率变化大小相等而符号相反,二者拍频后得到的检测信号频率和光纤环的旋转角速度成正比。因此,检测拍频信号并进行频率提取就得到光纤环的旋转角速度。经过推导,陀螺旋转角速度与两束斯托克斯光的拍频的关系为[2]

其中:λ为入射抽运光的波长,L为光纤线圈的长度,n为光纤折射率,A为光纤线圈面积。

3 布里渊光纤环行腔

在布里渊光纤陀螺中,为了保证光在光纤环中具有最大的传输效率以及稳定的单频输出,需要把泵浦光的频率控制在光纤谐振腔的谐振中心处[13],从而通过检测谐振腔中耦合出来的两束受激布里渊散射光频差得到旋转角速度;而且,由于检测的是受激布里渊散射光,因此不希望环形腔内的泵浦光流出。上述要求是布里渊光纤陀螺环形腔的主要设计依据。

3.1 普通光纤环形谐振腔特性分析

图2所示为普通光纤环形谐振腔的基本结构。从琼斯矩阵光学理论出发,光纤耦合器输入输出端电场间关系可由式(2)来描述[15]:

式中γ和κ分别是光纤耦合器的附加损耗和光强耦合系数。耦合入谐振腔中的电场E0(0)与传播长度L后的电场E0(L)之间的关系是:

式(3)中θ=k L是传播长度L后的相移,α是光纤光强衰减系数。由式(2)和式(3)可得出耦合光电场E0(0)与注入光电场E0in之间的关系:

式(5)中F=4R/(1-R)2代表谐振腔的精细度,是衡量谐振腔性能的重要参量。在此定义谐振腔空载损耗(不包括耦合器)κr≡1-1(-γ)exp(-αL)。相应的可得出射光强I0out与注入光强I0in之间的关系是:

假设耦合器的附加损耗γ=0.1,光强耦合系数κ=0.03,光纤环长度L=30 m,光纤的强度衰减系数α=0.18d B/km。为把出射光强I0out与循环光强I0(0)看作相位变化∆θ=θ-2nπ的函数,仿真的结果如图3所示。

由图3可以看出,出射光强I0out与循环光强I0(0)之间的变化是互补的,当一个处于波峰时,另外一个正处于波谷。同时,光强I0out的相位变化曲线在相位是2π的整数倍(谐振点)处下陷,由式(6)可知当光强耦合系数κ与κr相等时,出射光强I0out为零,这个特殊的条件称之为临界耦合,在临界耦合点处注入光I0in全部耦合进环形谐振腔中。耦合的强弱程度可由标准耦合系数β=κ/κr来表征:因此,当临界耦合时β=1;当耦合器光强耦合系数κ小于κr时,此时称谐振腔处于欠耦合状态即β<1;当光强耦合系数κ大于κr时,此时称谐振腔处于过耦合状态即β>1。

3.2 布里渊光纤环形腔特性分析

图4为布里渊光纤环形谐振腔的示意图。泵浦光I0in通过光纤耦合器进入光纤环形谐振腔,它进入环形腔后产生顺时针传播光I0(z),当I0(z)增大到受激布里渊散射阈值时,会产生沿逆时针传输的布里渊散射光I1(z),也叫一阶斯托克斯光。当泵浦光继续增大时,一阶的斯托克斯光再次达到受激布里渊散射的阈值,又会产生和它反向的二阶斯托克斯光I2(z)。以此类推,当泵浦光继续增加时,会继续产生更高阶的斯托克斯光,它们经耦合器输出时,产生顺时针的输出光强I0out,I2out,I4out…,以及逆时针输出的光强I1out,I3out,I5out…。下面将对布里渊环形腔的光强进行分析。

根据光纤中受激布里渊散射的经典理论[16],泵浦光和斯托克斯光的耦合微分方程为

其中:Ip和Is分别代表泵浦光和斯托克斯光的光强,α为光纤的强度衰减系数,gB代表布里渊增益系数。这里假设最一般的情况,假设抽运光源的泵浦强度使得光纤环内一共产生N阶斯托克斯光,那么光纤环形谐振腔内的光强可以用一系列的微分方程表示:

利用这种递归分析的方法,可以得到布里渊环形腔内的循环光强与出射光强表达式为

其中:∆θc=log R2,ρ=(1-β)/(1+β)。由此可见,对于腔内的循环光强和输出光强,可以写成一阶受激布里渊散射光强以及相位变化∆θ的函数,仿真结果如图5∼6所示。对于更高阶的斯托克斯光光强,可以利用式(8)的递归关系获得。因此在给定环形腔参数与泵浦光输入光强的条件下,可以利用上述分析方法具体得到腔内光强的变化情况。

3.3 布里渊光纤陀螺环形腔设计要求

对布里渊光纤环形腔内外光强的细致分析,将为布里渊光纤陀螺的环形腔设计提供依据,具体体现为

1)对输入光功率的要求

通过上述递归关系推导出谐振条件下的前几阶斯托克斯光的泵浦光阈值分别为*1 Icin,4×*1Icin,8×*1Icin,27×*1Icin,48×*1Icin...其中为偏差近似,Icin的值为

利用N阶泵浦光阈值把环形腔分为N个工作窗口。由于布里渊光纤陀螺只希望腔内有一对逆向传输的斯托克斯光,因此要通过对泵浦光的调节,把环形腔控制在第一个工作窗口内,即输入光功率必须满足1*Icin

2)对环形腔耦合系数的要求

根据式(10)及递归关系,可得环形腔内发生N阶受激布里渊散射时的出射光强为

分别代以不同的β值,得到的输出光强仿真结果如图7所示。由图7可以看出:

(1)当β≤1即欠耦合或者临界耦合时,出射光强随泵浦光强的增大保持不变或持续增长;

(2)当β>1即过耦合时,在零窗口,出射光强I0out随泵浦光强I0in增大而增大,在一窗口出射光强I0out先随泵浦光强I0in的增大而减小,在某点处减小到零,然后再随泵浦光强I0in的增大而增大;在更高阶的窗口出射光强I0out继续增大。

过耦合的这个现象为布里渊光纤陀螺环形腔的设计提供了依据。在布里渊光纤陀螺的设计中,不仅需要环形腔工作在第一窗口,而且不希望有光源能量的流出。因为出射的斯托克斯光是布里渊光纤陀螺的测试量,泵浦光源能量的流出会导致光路中散粒噪声的增加,这将影响到系统的精度。因此,利用过耦合的这种状态,可以把布里渊光纤陀螺的工作点设在泵浦光出射光强为零的位置,即图7中的A点或者B点处。

4 测试

根据上述理论,设计了如图8中的实验装置。光源发出的窄带激光经过光隔离器后,在偏振控制器中进行起偏,保持一种偏振态,通过保偏光纤耦合器进入光纤敏感环。在调节好适当的参数后,光纤敏感环中只有逆时针传输的泵浦光和顺时针传输的一阶斯托克斯光。为了分析光纤环形腔的耦合态对于泵浦光出射光和受激布里渊散射光的影响,这里我们针对同一个光纤环,利用两个不同的耦合器构成不同的环形腔,测试其主要参数如表1所示。

从表1中的参数可以看出,对于由耦合器1和耦合器2分别构成的光纤环形腔,通过理论计算其β值可知两个布里渊光纤环形腔分别处于欠耦合和过耦合态。根据上一节的分析可知,在谐振点处,欠耦合态的环形腔难以保证在第一窗口的输出光强为零,而过耦合态的环形腔可以达到这一要求。在对环形腔进行扫频的同时,分别利用探测器1和探测器2测出输出光强和布里渊散射光强,对于两种不同的环形腔测试结果如图9所示。

图9中的曲线1表示环形谐振腔的输出光强,曲线2表示斯托克斯光强。由图9可以看出,当光纤环形腔完全谐振时:1)斯托克斯光强最大,利于布里渊光纤陀螺拍频的产生;2)欠耦合态的环形腔虽然值也为最小,但并不接近于零,因此漏出的输出光强会对光路造成干扰,这种环形腔不适用于布里渊光纤陀螺;对于过耦合态的光纤环行腔输出光强,在谐振点处的值接近于零,这和上文的理论分析完全相符。

5 结论

光纤环中的斯托克斯光是布里渊光纤陀螺的测试量,因此光纤环的泵浦光出射光强被视为光路中的噪声源之一,需要加以遏制;同时,为了提高拍频检测效果,最好要求斯托克斯光的大功率高稳定传输。结合这两点要求,本文以布里渊光纤环形腔的光强分析为出发点,巧妙的设置了环形腔的过耦合态,使设计的环形腔能够很好的满足上述要求,从而为布里渊光纤陀螺的进一步实现打下了基础。

摘要：提出了一种用于布里渊光纤陀螺的光纤环形腔设计方法。在分析了布里渊光纤陀螺原理的基础上,利用琼斯矩阵光学的理论以及光纤中的受激布里渊散射理论,详细研究了布里渊光纤环形腔的特性。通过对腔内外光强的细致分析,得出布里渊光纤陀螺环形腔对于腔的耦合系数及输入光强的要求。实验结果表明,该方法用于设置布里渊光纤陀螺工作点,能够保证斯托克斯光的最大传输效率,并有效抑制光路中的散粒噪声。

关键词：受激布里渊散射,斯托克斯光,光纤环形腔,光纤陀螺

布里奇曼 篇2

此时，另一棵树上的牧童拧小狼的腿，这只小狼也连声嗷叫，老狼又闻声赶去，就不停地奔波于两树之间，终于累得气绝身亡。

这只狼之所以累死，原因就在于它企图救回自己的两只狼崽，一只都不想放弃。实际上，只要它守住其中一棵树，用不了多久就能至少救回一只。

这只狼之所以累死，是因为它犯了一个错误，那就是布里丹毛驴效应。更为可悲的是，它不仅在实质上，而且在形式上也完整地再现了这一效应的形成过程。

法国哲学家布里丹养了一头小毛驴，每天向附近的农民买一堆草料来喂。

这天，送草的农民出于对哲学家的景仰，额外多送了一堆草料，放在旁边，

这下子，毛驴站在两堆数量、质量和与它的距离完全相等的干草之间，可是为难坏了。它虽然享有充分的选择自由，但由于两堆干草价值相等，客观上无法分辨优劣于是它左看看，右瞅瞅，始终也无法分清究竟选择哪一堆好。

于是，这头可怜的的毛驴就这样站在原地，一会儿考虑数量，一会儿考虑质量，一会儿分析颜色，一会儿分析新新鲜度，犹犹豫豫，来来回回，在无所适从中活活地饿死了。

感悟：

穿梭在布里的光阴 篇3

提起织布，你也许会想到“唧唧复唧唧，木兰当户织”的诗中情景，但它其实是项繁琐劳累的工作，摆弄布机，修理零件，还有穿丝、接头……从小到大，我对这些一窍不通，我只会折布。

所谓折布，就是把一匹卷在滚筒上的布先层层拉下，在木板上铺叠成长方形，再沿长边滚成容易运送的厚实的布匹。

一块长长的木板，隔开了两个人，手里的布扬起、落下，再扬起，伴随着“吱嘎吱嘎”的滚轴转动声。在这一扬一落之中，承载了无数青春的记忆。

小时候，我不会折布。我只是趴在折布木板中央处，看着父亲和母亲站在两头，用力扯着布，一片片布如书页翻动。初一时，在母亲的要求下，我开始学习如何折布。

厂房里昏黄的灯光下，布机的节奏声中隐透出窗外田野里的蛙声阵阵。曾以为简单的工作并非如此—— 父母折布时如有韵律，折出来的布工工整整，而笨拙的我怎么也找不到节奏，折出来的布不时出现褶皱，才把突起的地方抹平，却又在另一侧出现突起。

那时我不曾意识到：褶皱之于布片，如同波折之于生活。那些褶皱终会在布片的层层加叠之中消失不见；同样的，那些青春的痛苦，终会在不断前进的生活中消磨殆尽。

在这之后的无数个周末，永远躲不开的是折布。待父母满头棉丝地从布机间走到正屋时，我会不紧不慢地跟在他们的身后。当然，也不是没有青春叛逆的时候。我会在折布时故意不配合父母，弄乱布片，也会在父母叫我折布时扭扭捏捏，甚至是直接转头吼一声“不要”！如今家里一忙，我还是要去帮忙折布，只是再不会发脾气——这就是我的家庭、我的父母赖以谋生的方式。

当我回过头去审视那些布片中翻动的日子，才发现不知不觉抚摸到的便是生活，那奔流而又平静的生活。当我内心彷徨时，便会提醒自己去看看折布板旁墙上日益增多的奖状，去看看日益被灰尘油渍染黄的墙壁和窗帘，去看看父母在工作中不断扬起又落下布片，一次又一次，像是在生活中挣扎，更像是在纵情舞蹈。

把滚轴两端各扛到一个三脚架上，是折布前的工作。

开始我总是站在一旁，看着父亲抬起这端架好后，再跑去那端，最后用破旧的黑布鞋踢踢两端的三脚架底部，以确保稳定。后来父亲腰背不好，而我渐渐长高了，便和他各扛起一端。底下原本架在小车上的布匹的头，永远高高的翘起在我这边，我自是轻松。可长长的布板那端，我看不到，也不曾注意。

如今，我希望我能够承担起更多的分量，承担更多的工作。不仅是扛滚轴，也要数布页，也要打结，也要搬成品到车上……我分明看到父母发丝中的斑白，并不只是棉丝。

还记得小时候睡在布机间里，有次猛然想到一切人包括父母终将老去，终将离开我，硬是在布机的节奏声中哭到睡着为止。我害怕失去我所拥有的生活。我想要织一匹大大的布，包围这整个世界，保护着其中的每一个人。就像父母在日复一日的劳动中，给予了他们所能给我的一切美好。

时光走得那样快，快得我竟不能抓住一丝一毫。

耳边布机声依旧，滚轴声交混，守护着生活与青春。

而我，穿梭其间。

布里奇曼 篇4

关键词：《伊芙琳》,《布里尔小姐》,比较,现代主义文学

引言

现代主义文学这一重要文学思潮起源于20世纪早期,它倡导从人的心理感受角度去展示生活对人的压抑和扭曲。在现代主义文学作品中,意识流,象征主义等都是常见的写作手法。乔伊斯和凯瑟琳·曼斯菲尔德的作品彰显了现代主义文学的特征,对比他们的代表作《伊芙琳》和《布里尔小姐》之异同,有助于读者赏析现代主义文学。

一、《伊芙琳》和《布里尔小姐》简介

《伊芙琳》生动描绘了都柏林青年女子精神世界的空虚和麻痹。伊芙琳厌倦了自己沉闷的工作和她无情的父亲带给她的压抑生活。虽然她有机会和男友一起逃离都柏林去布宜诺斯艾利斯开始新的生活,但爱尔兰式的精神瘫痪和对未知的恐惧阻止了她和爱人的私奔,使她放弃了追求自己的幸福生活。《布里尔小姐》描述了一名孤独地生活在法国的年迈的布里尔小姐每到周日都会去公园小憩,窥察周围的人们。一个秋日的下午,她本有机会冲出封闭自己的牢笼,与外界联系,一对青年男女的对话却深深刺伤了她的心,她又回到自己那冰冷,封闭的世界。

二、《伊芙琳》和《布里尔小姐》之共同点

乔伊斯和曼斯菲尔德的作品都属于现代主义文学,体现了现代主义的一些基本特征。

首先,《伊芙琳》和《布里尔小姐》都体现了作者对意识流写作技巧的运用。“意识流”这个词首次出现在心理学范畴,它是梅·辛克莱于1918年评论英国小说《旅程》时引入文坛的。一般来讲,小说中的意识流意味着作者的叙事过程实际上就是人物的意识变化过程,即作者重点描写人物的内心世界。在意识流小说里,人物的心理和意识活动不再是依附于故事情节的一种描写方式,而是作为有独立意义的描写对象出现在作品里,几乎成为作品的全部内容,文中的情节则被尽量简化。

作者在《伊芙琳》的开头这样写道,“She sat at the window watching the evening invade the avenue.(她坐在窗前,凝视着夜幕笼罩住街道)”“The man out of the last house passed on his way home.(有个男人从最后一幢房子里出来)”作者以伊芙琳的角度写下这两句话,因为根据英文语法,第一次提到某个人或事物时,应用不定冠词,而作者在这里用的是“the avenue”和“the man” ,由此表明这是伊芙琳自己的观察,尽可能不让读者感受到作者的存在。不难发现,文中表现女主人公内心活动的句子还有很多。“那样做明智吗?”“倘若他们知道她跟一个小伙子跑了,那些人在店里会说她什么呢?”作者在这两句里运用了人物独白的表现手法,让读者充分感受伊芙琳的内心世界。

曼斯菲尔德在《布里尔小姐》中也着重描写女主人公对周围世界的看法和心理活动。“指挥是不是也穿上了新上衣了?她肯定那是新的。”作者在这儿直接展示了布里尔的想法。“我的上帝!对这种行为,布里尔小姐真不知该称赞还是不该!”“噢,再次看到这双眼睛从红鸭绒垫上向她闪烁,心里真是甜滋滋的!……”文中还有很多这样的例子体现了作者对意识流写作技巧的运用。

其次,乔伊斯和曼斯菲尔德都运用了象征主义的表现手法。文学中的象征主义起源于法国,作者通过描写与组合赋予一些词汇特殊的意义,这些带有作者主观感受的特殊意象揭示了小说的主题,也向读者传达了主人公的想法和情感状态。乔伊斯在《伊芙琳》中使用了很多象征词汇,如小说中多次出现的“灰尘”一词。“她的头倚着窗帘,鼻孔里有一股沾满灰尘的印花布窗帘的气味。”“多年以来,她每周都把这些东西擦拭一次,不知道灰尘究竟是从哪儿来的。”实际上,文中的“灰尘”象征着让人压抑的环境以及爱尔兰人的心理瘫痪,而伊芙琳并不知道自己身处这样的环境。当伊芙琳和男友来到码头时,她看见巨大的黑色船体,“黑色”反映出伊芙琳对未知新生活的恐惧。“她用双手紧紧地抓住了铁栏”“她双手疯狂地抓着铁栏。”这里的铁栏象征着束缚伊芙琳的牢笼,她被禁锢在自身的软弱和爱尔兰人的瘫痪状态里。文中还提到伊芙琳和男友去看歌剧《波希米亚女郎》, 波希米亚人追求浪漫、自由的生活,这恰恰是伊芙琳所憧憬的。“象征是乔伊斯作品的一大艺术特色,他作品中的人物虽然普通而又渺小,细节描写平平淡淡,但象征起到了放大镜的效果,使得一切变得既含蓄而又意蕴深邃。”

在《布里尔小姐》中,作者用毛皮围脖象征布里尔小姐,围脖被放在盒子里暗示出布里尔小姐与世隔绝。“作者巧妙地以布里尔小姐的毛皮围领为线索,折射出主人公的社会生活与感情世界。尽管这条毛皮围领旧得很,在别人的眼中是过时得可笑的‘油炸牙鳕鱼’,但布里尔小姐对这毛皮围领的亲昵的自言自语——‘可爱的小东西 !’‘这小淘气鬼 !’,让读者真切地感受到这毛皮围领在布里尔小姐心中的分量。”另外,文中提到布里尔小姐的房间像一个壁橱,“壁橱”的狭小封闭也意味着布里尔小姐与外界隔绝的孤独。

这两篇小说还有一个共同点,就是没有一个特定的结尾。《伊芙琳》的文末这样写道,“她双眼望着她,没有显示出爱意,也没有显示出惜别之情, 仿佛是路人似的”。读者深深感受到了伊芙琳的呆滞与绝望,但并不知道伊芙琳最终的结局。同样,在《布里尔小姐》的文末,凯瑟琳为了表现布里尔小姐的绝望与悲伤这样写道,“但是,当她合上盒盖,她觉得她听到了什么东西在哭”。读者并不知道布里尔小姐要怎样生活下去,这种写作技巧给读者留下了很大的想象空间。

最后,两篇小说都在很大程度上反映了作者的个人经历。在乔伊斯生活的岁月,爱尔兰为英国殖民地,曹菁认为都柏林的压抑环境使乔伊斯和他朋友一样过着颓废的生活,所以他和他笔下的伊芙琳一样选择逃离。由此,通过伊芙琳这一人物的塑造 , 乔伊斯向读者展示了他当时的自身状态。乔伊斯在《都柏林人》中以他的家乡都柏林为背景,深刻地揭示了都柏林人与压抑的社会环境的冲突,以及他们试图逃离却最终失败的痛苦。

曼斯菲尔德为了追求更高的文学造诣,放弃了原本安逸的生活,只身前去英国,从此她便成了一个流浪的灵魂,个性复杂的她经历着同样复杂的人生历程。她刻画了一批在苦难中挣扎的女性,并且着重描写她们的孤独与恐惧。布里尔小姐的不幸遭遇在某种程度上就是她生活的缩影。

三、《伊芙琳》和《布里尔小姐》之不同点

无疑,《伊芙琳》和《布里尔小姐》也有很多不同之处。首先,《布里尔小姐》中更多地运用了印象主义的表现手法。印象主义起源于十八世纪六十年代的法国,最初它是绘画艺术中的一种流派,之后逐渐应用于音乐和文学领域。在文学作品中,印象主义的一个特征就是作者会有意地描写与人的感官密切相连的光,影和色彩,将瞬间的感觉经验转化为人物的感情状态。

“湛蓝的天空涂抹了大片大片的金光,就像公园里溅满白酒”, “半圆顶乐池后面,秀拔的树上垂着黄叶,闪着金色云彩的蓝天那一边,透过树间。”《布里尔小姐》中的这几句话营造出了一幅光影交错的暖色调画面,作者用环境的温暖反衬出布里尔小姐内心的孤独。

其次 , 曼斯菲尔德在文中还较多地运用了与音乐有关的词汇,这是因为她很小就开始学习音乐,也喜欢去听音乐会,这样的个人经历让她倾向于将文学与音乐结合。在《布里尔小姐》中,主人公的心理活动通过乐曲和旋律的多次转换得到充分体现。“现在长笛奏出‘柔和而清澈’的一小段,非常优美动人!……”轻快的音乐折射出布里尔小姐欢畅的心情。当布里尔小姐注视着周围的景象时 , 乐队吹奏起“哒——哒——哒 , 的的哒 ! 的的哒 ! 哒——的滴答滴答的哒 !”,这欢快的旋律生动地映衬了她对生活的遐想,传递出布里尔小姐融入社会的渴望。当她沉浸在温暖的氛围中,幻想自己是社会这个大舞台的一名演员时,新的曲子开始奏响,“曲子是热烈的、明快的……曲调升高 ,升高,灯亮了。”昂扬的曲调意味着布里尔小姐对人间真情的憧憬。这些句子向读者展现了音乐的美,也利于读者体会到布里尔小姐的心情。

最后,乔伊斯注重刻画人物自身的心理冲突,而曼斯菲尔德强调的是布里尔小姐与外界的格格不入。在伊芙琳来到码头之前,她认真地思考自己应该离开与否,当她想到烦闷的生活,沉闷的工作和她母亲的悲惨命运,“她蓦然惊恐地站了起来。逃!她必须逃走!弗兰克会救她。他会给她新的生活,也许还会给她爱情。……”然而 , 当她来到码头,看到翻腾的大海,她对未来的恐惧和爱尔兰人的瘫痪心理彻底将她击垮了,她最终放弃了追求新生活的努力。乔伊斯通过对伊芙琳的自我挣扎进行细致刻画揭示了小说的主题,读者也从伊芙琳的内心挣扎中了解了爱尔兰人的瘫痪心理状态。

布里尔小姐的悲剧则与外界环境紧密相连。从布里尔小姐对周围人们仔细的观察可以看出,布里尔小姐一直希望能与他人亲近。随着故事的发展,布里尔小姐心怀希望,她以为自己又属于社会的一部分,再也不会与世隔绝了。然而,一对年轻男女的对话让布里尔小姐的希望瞬间破灭了,当他们说出“老蠢货”“老丑嘴脸”“像油炸牙鳕鱼的毛皮围脖”这些侮辱性的词汇时,布里尔小姐被深深地刺伤了,又回到了她封闭的自我世界。

四、结语

布里斯托大学专业入学要求介绍 篇5

布里斯托大学(University of Bristol)始建于1876年，坐落在英格兰西南部埃文河畔布里斯托市，于19得到皇家授权，教学与研究实力都相当雄厚，享有崇高声望，是一所名副其实的国际大学。布里斯托大学在英国的研究评审报告中获得很高的评定，也是全英国大学中，仅次于牛津、剑桥及伦敦大学学院，获得最高级别评定的大学。

布里斯托大学的教学质量非常出色，在高等教育质量保障局进行的严格的评估中，该大学取得了优秀的成绩。政府、研究团体、基金机构和工业界一致认为布里斯托大学在规划、创新和研究等方面均属于领先的大学。另外中国学生，通常选修法律、经济学、会计学或艺术及社会科学类课程，都是该校的.强项。为了方便广大同学申请该校，这里为同学们整理了布里斯托大学热门专业入学要求及申请截止日期，以供参考。

课程名称：Accounting, Finance and Management (MSc) (会计、金融和管理)

申请时间：10月份开始，需尽早申请，申请截止日期207月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

本科要求：平均成绩85分，需体现数学能力;

学费：16000英镑。

课程名称：MSc in Education, Technology and Society (教育、科技和社会)

申请时间：全年接受申请;

入学要求：知名院校毕业，本科平均成绩85分，基本的计算机应用能力。雅思6.5(单项不低于6分);

学费：14000英镑。

课程名称：Economics (MSc) (经济学)

申请时间：月份开始，需尽早申请，申请截止日期年7月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

本科要求：经济学专业，平均成绩85分;

学费：13500英镑。

课程名称：Economics， Accounting and Finance (MSc) (经济、会计和财务)

申请时间： 年10月份开始，需尽早申请，申请截止日期2013年7月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

本科要求：平均成绩85分，需体现数学能力;

学费：16000英镑。

课程名称：Economics and Econometrics (MSc) (经济学和计量经济学)

申请时间：2012年10月份开始，需尽早申请，申请截止日期2013年7月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

本科要求：经济学、数学或类似专业，平均成绩85分;

学费：13500英镑。

课程名称：Economics and Public Policy (MSc) (经济与公共政策)

申请时间：2012年10月份开始，需尽早申请，申请截止日期2013年7月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

本科要求：经济学专业，平均成绩85分;

学费：13500英镑。

课程名称：Economics and Finance (MSc) (经济与金融)

申请时间：2012年10月份开始，需尽早申请，申请截止日期2013年7月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

学费：16000英镑。

课程名称：Economics, Finance and Management (MSc)

申请时间：2012年10月份开始，需尽早申请，申请截止日期2013年7月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

本科要求：平均成绩85分，需体现数学能力。

课程名称： Teaching English to Speakers of Other Languages (TESOL)

申请时间：每年10月份开始，但常年接受申请;

入学要求：85分以上平均成绩，毕业于知名院校，至少一年课程教学经验;

学费：13500英镑。

课程名称： Film and Television Production (电影及电视制作)

申请时间： 2012年10月份，截止2013年8月1日;

入学要求：本科平均成绩85分，雅思各单项6.5以上。致力于影视制作的热情，需回答学校提出的一系列问题并提交作品。

课程名称： Management (MSc) (管理学)

申请时间： 2012年10月份开始，需尽早申请，申请截止日期2013年7月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

本科要求：无专业限制，平均成绩85分;

学费： 16000英镑。

课程名称： Finance and Investment (MSc) (金融与投资)

申请时间：2012年10月份开始，需尽早申请，申请截止日期2013年7月1日，名额满后学校提前关闭申请;

语言要求：雅思7分(单项不少于6.5);

本科要求：金融，会计，经济学，商科，数学专业或其他理工科专业，平均成绩85分;

管理故事：布里丹毛驴效应 篇6

此时，另一棵树上的牧童拧小狼的腿，这只小狼也连声嗷叫，老狼又闻声赶去，就不停地奔波于两树之间，终于累得气绝身亡。

这只狼之所以累死，原因就在于它企图救回自己的两只狼崽，一只都不想放弃。实际上，只要它守住其中一棵树，用不了多久就能至少救回一只。

这只狼之所以累死，是因为它犯了一个错误，那就是布里丹毛驴效应。更为可悲的是，它不仅在实质上，而且在形式上也完整地再现了这一效应的形成过程。

法国哲学家布里丹养了一头小毛驴，每天向附近的农民买一堆草料来喂。

这天，送草的农民出于对哲学家的景仰，额外多送了一堆草料，放在旁边。这下子，毛驴站在两堆数量、质量和与它的距离完全相等的干草之间，可是为难坏了。它虽然享有充分的选择自由，但由于两堆干草价值相等，客观上无法分辨优劣于是它左看看，右瞅瞅，始终也无法分清究竟选择哪一堆好。

于是，这头可怜的的毛驴就这样站在原地，一会儿考虑数量，一会儿考虑质量，一会儿分析颜色，一会儿分析新新鲜度，犹犹豫豫，来来回回，在无所适从中活活地饿死了。

在我们每一个人的生活中也经常面临着种种抉择，如何选择对人生的成败得失关系极，因而人们都希望得到最佳的抉择，常常在抉择之前反复权衡利弊，再三仔细斟酌，甚至犹豫不决，举棋不定。但是，在很多情况下，机会稍纵即逝，并没有留下足够的时间让我们去反复思考，反而要求我们当机立断，迅速决策。如果我们犹豫不决，就会两手空空，一无所获。古人讲：“用兵之害，犹豫最大；三军之灾，生于狐疑”。

布里奇曼 篇7

一.艾菲婚前、婚后生活

小说开头时艾菲青春活泼的面庞让人无法忘怀, 相比于安静地阅读、刺绣, 她更喜欢奔跑、跳跃、荡秋千, 她对童真自然有一种似乎源自于她天性的渴求。她充满热情, 乐意永远做一个不谙世事的小丫头。她天真活泼, 她甚至天生具有与社会秩序和原则格格不入的无拘无束、渴望冒险的性格, 艾菲的母亲对艾菲就有着如此的评价:“你本来应该进马戏团学艺的, 永远登云梯, 在高空荡来荡去。” (3) 她常常将爬树、从高处坠落当作她乐此不疲的追求。

冯塔纳在人物塑造上并没有一味地去神化女主人公艾菲, 而是将艾菲塑造成一个有血有肉、有灵性的立体形象。艾菲与所有人一样爱慕虚荣, 她的婚姻观念恰恰将她爱慕虚荣的性格表现得淋漓尽致:“我喜欢志趣相同、当然也喜欢温存和爱情, 那么, 我也喜欢财产和舒适的房子。” (4) 也正是她的性格一步步将她引入爱情的荒漠和黑暗的深渊, 知道自己将要嫁给并不爱的殷士台顿, 并且在已知是母亲年轻时的情人的情况下时, 她就服从命运将自己的一生盲目交给了素昧平生的殷士台顿。艾菲自己或许也迷恋着殷士台顿所拥有的地位权力、他那种翩翩的风度以及那上流社会纸醉金迷的浮华, 或许正是这一点才使艾菲没有清楚地去看清自己的追求、没有听清自己内心的声音。“自然地孩子”跨进了婚姻这座陌生的围城, 危险正一步步逼近年轻纯真的艾菲。此时的艾菲没有反抗, 没有为自己挣来一份幸福, 妥协的性格为日后在婚姻和人生中接二连三地受到打击埋下了伏笔。年轻的她无法抹去蒙在眼睛上的雾霭, 甘愿被这一双双无形的刽子手推向寂寞无望的深渊, 接受了从一开始就显得矛盾畸形的婚姻。

艾菲婚后的生活快乐吗?答案是显而易见的, 婚姻的开端便是畸形的, 那么自然结尾也不会有多顺从人心。还在度蜜月时, 她便在写给父母的信里透漏出她对新婚生活的失望:她和殷士台顿的关系中没有夫妻的亲密感, 更像是上下级的关系, 无聊的生活让她疲惫。搬到凯辛后, 日子更是过得索然无味, 这时存在于艾菲性格上的妥协和迁就显得尤为突出。在这个陌生的城市, 艾菲并没有试图去冲破一道道束缚, 归于内心的追求, 而是尽自己所能努力地融入这个与自我产生极大矛盾的社会, 此时艾菲又一次屈服于这个社会, 违背自己对自由自然的追求, 忽视自己心里最真实的呐喊, 竭尽全力去适应新的生活, 适应新的角色。可以说当她正式步入凯辛起, 她就努力地想要与这个社会相适应, 为了这种契合她常和丈夫去拜访城里的其他贵族, 认真读报, 学习礼仪, 但她的种种努力都是那么苍白徒劳, 哪怕是从最亲密的丈夫那儿都没有换来一声鼓励和安慰。殷士台顿婚后对待艾菲还是那副不以感情、而以原则办事的作风, 两人的家庭并不像是充满温暖的避风港而是一个教化艾菲的封建卫道学院。不仅如此, 他还固执地不愿搬出闹鬼的屋子, 弄得艾菲常常胆战心惊。在这压抑人性的、无聊的社会环境中, 活泼的艾菲感到抑郁。

显然艾菲的妥协和迁就并没有让她拥有幸福而是更加地压抑苦闷, 长久以来累积的怨念情绪终于爆发。这时她才意识到, 即使强迫自己去适应这个社会也无法实现内心的渴望。其实在这时艾菲是充满疑惑的或者是绝望的, 人在绝望时常常会偏离正常的轨道, 抓住离身边最近的稻草, 哪怕知道这是一味毒药却也仍旧在这时倔强地听从那颗被束缚太久的心灵, 即使这个时候并不是出于自己内心最真实渴望与诉求但也仍旧无法让自己对那份如甘霖般的诱惑置之不理、视而不见。“饮鸩止渴”用来形容艾菲对克拉姆巴斯的情感是极为合适的, 克拉姆巴斯善于捕捉女人的心, 善于用花言巧语去诱惑游走在悬崖边上的女人, 单纯却渴望得到救赎的艾菲恰恰就成克拉姆巴斯的猎物, 艾菲身上的自然天性便压倒了理智, 冲破了道德伦理, 贪恋于这种诱惑之中。

二.宿命捉弄, 悲剧结局

随着时间的流逝, 艾菲渐渐地适应了社会对她的苛刻, 自搬到柏林后, 她也日渐和殷士台顿逐渐亲密起来, 艾菲自己也觉得摆脱了与克拉姆巴斯感情的纠葛, 此时她是对生活有着憧憬的, 即使是让她臣服于过去自己所鄙夷的社会。从另一角度来看, 艾菲是以自己屈服、被磨平秉性来对自己曾经犯下的错误赎罪, 但是这种低头并没有改变与自己日渐亲密的丈夫。当克拉姆巴斯写给艾菲的情书六年后被丈夫发现时, 丈夫并没有因为这六年来艾菲的改变和夫妻情分原谅宽恕艾菲, 而是始终坚定地认为这使自己的荣誉、地位受到了无法容忍的侮辱。最终艾菲为自己的行为承担了后果, 遭到了所有人的抛弃, 孤零零地住在柏林。这时她心里只有她的孩子, 但当她终于有机会再见到孩子时, 最后的希望似泡沫般破碎了, 女儿已经不再与她亲密, 血浓于水的纽带已经在冷酷的社会中消失殆尽, 女儿安妮已经被很好地教育成臣服于社会准则又失去自我感情的封建卫道士。

在这场别无选择的婚姻里, 伪善的社会和势力的家庭都在误导年轻毫无社会经验的艾菲。艾菲在追求自身幸福的道路上, 一味地放弃自身的自然本性、甘愿屈服于封建社会中冷酷无情的社会准则, “没人能阻止你按照本性生活, 如果你是按照事物的意志生活和行动, 那么你行动的一切都是符合理性的。” (5) 很明显艾菲在婚后放弃了合乎理性的对自然本性的追求, 所以才会使她与通往幸福的路背道而驰。

艾菲的婚姻悲剧不得不引人深思。无疑, 天真纯洁的女主人公艾菲成了这场婚姻的牺牲品。悲剧的诞生往往有着多方面的原因, 悲剧虽没有喜剧那样有着大团圆那样浓厚的喜庆气息却往往因为那份独特的残缺美而更加让人印象深刻, 反复咏叹。艾菲的人生悲剧就正是自我本性的追求和当时封建专制的时代产生了不可调和的矛盾, 美学大师朱光潜说过:“悲剧之产生主要正在于个人在与社会力量抗争中的无能为力。这些社会力量虽然可以用因果关系去加以解释, 但却像昔日盲目的命运一样沉重地压在人们头上。在我们这个唯理主义的现代世界里, 它们就代表着命运女神, 对于它们的牺牲品也像命运那样可怕, 那样不可抗拒。” (6) 在艾菲所生活的社会中麻木的人们在血浓于水的亲情和冷酷的社会准则中每个人都选择了放弃前者, 仿佛认为只有压抑内心最真实的选择和渴望才能被视为是社会的一员, 荣誉和社会准则成了最无情的砝码, 刻薄地去丈量着万物的尺度。最终艾菲在病痛以及内心的折磨中悲惨地离开了人世。艾菲在临死之前对殷士台顿的一番话也表明她最终对社会准则的屈服和忍受:“他不这样做, 还有什么办法呢?”这句话看似平淡, 可恰恰是这种平淡才有了最强有力的态度和对所生活的社会苍白却又令人扼腕的无奈。冯塔纳笔下艾菲的人生的悲剧和鲁迅笔下的悲剧有着极大的相似性, “鲁迅倾向于现实主义, 着重于对‘国民性’的研究, 致力于将‘上流社会的堕落和下层社会的不幸’, 用艺术的形式表现出来, 以引起‘疗治’的注意, 鲁迅所表现的不幸也就是旧时代到处发生的社会悲剧。” (7) 艾菲便是时代灾难下的消极承受者, 加之她自身又有不可改变的精神性格缺陷, 既想改变自身的处境却又不被社会接纳, 艾菲正是这世上最悲哀的一类人。如果说艾菲所处封建专制时代是导致艾菲人生悲剧的刽子手那么艾菲自身妥协的性格无疑就是加速悲剧形成的催化剂。这一点也恰恰使冯塔纳的《艾菲·布里斯特》这本小说充满了教育意义, 它不仅无情地批判了现实并且引起读者自身和艾菲这一悲剧人物的弱点进行对比并产生自我反省。

三.横向比较———艾菲与包法利夫人、安娜·卡列宁娜

“爱玛·包法利和安娜·卡列宁娜两人的悲剧是个人的追求与周环境或社会现实发生冲突的必然结果。” (8) 福楼拜笔下的包法利夫人是一个渴望浪漫, 浮于感情的女子, 喜欢小说中缠绵悱恻的浪漫。在极度放纵自己的欲望、过分追求华而不实的幸福后饱尝失败和耻辱, 最终服毒自尽。和包法利夫人一样, 安娜·卡列尼娜也是被强烈情感攫住并将自己逐步引向灾难的女人, 她渴望爱情却又想受到瞩目和尊敬。在受尊敬却没有爱情的婚姻生活中和受唾弃却拥有爱情的情妇生活中无法得到内心的平静, 安娜最后在痛苦和绝望中卧轨自杀。艾菲·布里斯特没有爱玛·包法利的狂热的浪漫幻想, 也没有安娜·卡列尼娜的崇高的幸福要求, 相反, 她是一个整体上比较平和, 愿意迁就妥协的女子, 不会为了爱情不顾一切。她和克拉姆巴斯的短暂的感情无非是一种排解沉闷无聊的冒险行为, 并且是被人诱惑战胜了理智。多年后她承认, 她从来就没有爱过克拉姆巴斯。搬到柏林后她做了自我反省, 决心开始新的生活, 寻求了心灵的救赎, 这就更使她后来的不幸遭遇令人同情。

三位女主人公都为自己的行为付出了生命的代价, 艾菲的悲剧性质却跟这两位女主人公截然不同。爱玛和安娜的悲剧在于她们的梦想和追求彻底落空, 美好的愿望无法在现实生活中得到实现, 自身贪婪的欲望却仍旧只增不减, 这种悬殊导致了他们人生的悲剧。而艾菲的人生悲剧更像是一种宿命式的悲剧, 自身性格和所处时代造就她悲剧的一生。相比于《包法利夫人》、《安娜·卡列宁娜》, 《艾菲·布里斯特》在中国并没有太多人熟知, 在我看来是因为与前两部作品中的女主人公相比艾菲的性格并不鲜明, 她对自己的追求与内心真正的诉求太过于无知, 可以说失去了与封建社会对抗的念头, 失去了悲剧的美, “悲剧的宿命绝不能消除我们的人类尊严感。命运可以摧毁伟大崇高的人, 但却无法摧毁人的伟大崇高。” (9) 这正是悲剧中所蕴含的特殊的美感。而艾菲从一开始就没有过度地展示无坚不摧的人类尊严感, 没有抗争的美丽, 人类的伟大崇高并没有在艾菲的人生中得到过多的体现, 相反多了几分畏惧和妥协。艾菲在社会的重压下失去了自我最真的色彩, 选择了习惯性的妥协。在后来被抛弃的岁月里艾菲的棱角更是被磨平, 在最后更是无奈地认可丈夫当时的选择是对的, 这也就变相说明艾菲也被这残酷无情的社会教化, 一步步屈服, 没有尝试反抗便以退缩和低承认自己的过失。从这种种屈服和妥协艾菲不自觉的认可了无情的社会准则、承认了漠视感情的荣辱、接受了自己悲剧的命运, 在这些退让低头中艾菲自己也被潜移默化成了维护封建社会伦理道德的一员, 失去了抗争的美丽, 多了份世俗的苍白。

四.结语

冯塔纳也透过艾菲婚姻悲剧间接控诉导致十九世纪德国女性社会悲剧的刽子手, 在专制社会中人必须遵循社会的教化也必须承受教条束缚的压力, 这种违背内心、漠视感情的教化和压力会控制人的思想, 让人丧失自我与本性。在这样的压抑和扭曲下人往往会变得麻木, 以致会为了虚伪的荣誉、地位、财富而扼杀人与人之间最美好、最自然的情感。艾菲的人生悲剧是可泣可叹的, 艾菲并没有因自己对这个压抑的封建社会的妥协换来其对自己一丝一毫的谅解, 迁就和忍让只让她在这黑暗的深渊里继续沉沦, 在封建社会的准则下, 柔弱的女子往往只不过是强权社会的牺牲品。

参考文献

①⑧刘敏:《冯塔纳的<艾菲.布里斯特>》, 国外文学 (季刊) 1995年.

②列夫.托尔斯泰:《安娜.卡列宁娜》, 译林出版社.

③④台奥尔多.冯塔纳:《艾菲.布里斯特》, 韩世忠译, 上海译文出版社, 1982.

⑤马克.奥勒留:《沉思录》商务印出馆.

⑥⑨朱光潜:《悲剧心理学》安徽教育出版社, 1996.

布里奇曼 篇8

1 体育教学中的“布里丹毛驴”现象

我们的生活、学习、工作中都会面临多种选择的时候, 也会存在着“布里丹毛驴”现象。体育教学中的“布里丹毛驴”现象也很多, 在体育教学过程中为充分发挥学生的主观能动性, 有时会提供多个练习方法或者多个练习项目, 让学生自由选择, 这时有部分学生会出现不知道选哪个的情况。比如体育课上提供好几个练习:短跑、蛙跳、跳绳等, 让学生自己选择练习项目, 有的学生会出现不知道怎么选择的情况。再比如, 大学体育教学中, 针对学生个人情况, 有选项分班上课的情况, 即每个学生选择自己喜欢的一项运动进行学习, 这时有很多学生会犹豫很久, 难以抉择, 有的人会想选择多个, 而无法很快的做出唯一的选择。

2 体育教学中的“布里丹毛驴”现象产生的原因

2.1 主要目标丢失

一些学生受主观认知能力的限制, 有时不能很好地抓住主要目标。特别是在情况比较复杂的时候, 会让学生感到眼花缭乱、一头雾水, 从而弄不清真正的目标是什么了, 就把主要的目标给丢失了。比如课上多种自选项目时, 有的学生往往看着都好玩, 都想选, 而忽视了自己真正该选择的项目。我们体育课上的这些项目设置都是具有针对性的, 有些时候是发展技能, 有些时候是锻炼不同的素质, 而有些学生不能很好的认识自己, 不知道自己真正该发展的是什么, 所以会出现不知道选择什么项目的情况。

2.2 主要目标被取代

有时学生对决策目标存在主观喜好或者各种偏见, 引起主要目标遭忽视、被取代。比如, 有些目标看上去很“完美”, 让学生一下子就迷上了。学生在决策过程中也许会上演“毛驴之死”的情况——“宁愿饿死也要吃到最好的草料”。比如体育课的选项课, 有些学生在选择的时候往往会被一些项目的外在所吸引, 而忽略了自己本身的需要。比如体育舞蹈这个项目, 很多女孩子一听名字就喜欢, 但是没有真正去了解这个项目对自己合适不合适, 忘记了我们最初进行选择项目的初衷。这时我们的主要目标就被取代了。学生必须懂得, 确保练习的主要目标实现才是最重要的。如果学生太过追求外在目标的“完美”, 必将坐失良机, 最终一事无成。

2.3 自身认识不够

每个学生都是不同的个体, 不同个体之间就会有差异, 有些学生没有能够充分的认识自己, 不了解自身的体质和体育能力情况, 一味的跟随大流, 希望和别人一样, 以致在做有些选择的时候会犹豫, 不知道到底该选择哪个好。比如, 有些学生在选择运动项目的时候, 就会追求大众流行的项目, 而不是选择适合自身运动能力的项目。

2.4 自身性格原因

性格在一个人面临选择的时候也会发挥出很大的作用。有的人生来做事果断, 而有的人生来就犹豫不决、自尊心过强, 这种人过分关注别人对自己的评价, 什么事情都想做到很完美, 属于完美主义者。这种人因为考虑事情太多, 所以在面临选择的时候不能快速做出, 而是摇摆不定。

3 体育教学中的“布里丹毛驴”现象的教学措施

3.1 加强体育知识的讲授

很多人对体育课有认知偏差, 认为体育就是动动身体各关节部位, 不需要什么知识, 其实, 体育作为一门科学, 有着深厚的理论知识。在体育课上, 体育教师要多向学生传播这种体育知识, 特别是和我们练习相关的生理和生化知识。我们每进行一个练习或者一个运动项目, 要向学生讲清楚该练习或项目的基本方法、目的, 让学生清楚知道该练习或项目的主要功能, 即能够发展我们哪方面的能力, 这样在以后的教学中, 学生在面临选择的时候会根据自己的需求做出选择。

3.2 提高学生自身认识

体育教学中存在的这些“布里丹毛驴”现象, 很多原因是由于学生对自身不够了解, 不清楚自己真正的需要而造成的, 所以体育教师应该熟悉每个学生的基本情况, 清楚每个学生的身体素质情况, 并给学生指出其自身体育方面的优势和弱势, 让学生对自身有一个全面的认识, 能够清楚的知道自己需要加强哪方面的练习, 这样在进行选择的时候才不会犹豫, 才能够正确快速的做出选择。另外应该让学生学会肯定自己, 勤奋的努力去完成自己的学习。

3.3 展现选择的光明

有一部分学生, 在选择的时候考虑问题太多, 面对选择纠结很久, 即本身属于犹豫不决的性格, 这时就需要体育教师及时的推一把, 主动帮助学生做出选择。面临两个选择, 体育教师要给他展示选择该项之后的有利地方, 让他看到选择该项之后有光明的前景, 从而让学生能够开心的做出选择。另外教师应多鼓励学生, 让其克服自身不足带来的恐惧感, 帮助学生结合自身的情况, 确定应做的选择。

4 结语

固化法布里-珀罗光纤传感器技术 篇9

法布里-帕罗腔传感技术在测量温度、张力、压力和超声波扰动中具有优秀的敏感性、反应速度快、有抗电磁干扰能力而著称[1]。

干涉计可以分为两个主要类别:振幅剖分法干涉计和波阵面分裂干涉计[2]。大多数IFPI传感器是基于振幅剖分法原理。振幅剖分法与用不同模场直径的单模光纤不同, 比如有光纤微小空洞中的内部反光镜。然而, 在传感器制造中要对光纤磨光、绝缘镜子沉积物和圆弧拼接的强化控制[3]。

我们这里讨论的是一种基于波阵面分裂原理的IFPI光纤传感器。只需要拼接和裂开单模光纤 (单模光纤) 的石英玻璃管的截面。制造工艺显著地简化, 并且取得了同传统IFPI传感器相同的效果。从理论上分析, 兼得传感器制造工艺和传感器效果两者。

1 操作原理

用数字阐明波阵面分裂IFPI的结构:一片石英玻璃管接合到单模光纤, 然后在接合点附近裂开。单模光纤的LP01模式主导波阵面在光线管接触面分裂成两部分;这两部分分别在光纤的核心-空气接触面反射, 在管道末端裂开。法布里-珀罗腔道的长度是石英玻璃管的光学长度。干涉光谱由传感器探测器获得, 腔管长度由高精度的白光算法估算得来[4]。

反射比R由菲涅耳公式给出

$R=\left(\frac{n{}_{\text{g}\text{l}\text{a}\text{s}\text{s}}-n{}_{\text{a}\text{i}\text{r}}}{n{}_{\text{g}\text{l}\text{a}\text{s}\text{s}}+n{}_{\text{a}\text{i}\text{r}}}\right){}^2(1)$

式 (1) 中nglass和nair是石英玻璃和空气的折射率。

分裂的单模光纤反射中的电场、光纤核心-空气反射和石英玻璃管反射在图1中显示并由以下式 (2) , 式 (3) 给出

$\begin{array}{l}E{}_R(r,\phi )=A{}_0\sqrt{Re}{}^{\frac{*r{}^2}{w{}^2}}(2)\\ \{\begin{array}{l}E{}_{\text{c}\text{o}\text{r}\text{e}}(r,\phi )=\{\begin{array}{cc}E{}_R(r,\phi ),\hfill & r\le a\hfill \\ 0,\hfill & r>a\hfill \end{array}\\ E{}_{\text{t}\text{u}\text{b}\text{e}}(r,\phi )=\{\begin{array}{cc}E{}_R(r,\phi ),\hfill & r\ge a\hfill \\ 0,\hfill & r<a\hfill \end{array}\end{array}(3)\end{array}$

其中A0伴随电场的量级, w是单模光纤的模式区域半径, a是石英玻璃管的内径。高斯区域近似法在Eq中应用[5]。

只有这些耦合成为单模光纤的基本形式的缩短反射部分才能到达检测器。耦合系数为

$\begin{array}{l}\eta {}_{\text{c}\text{o}\text{r}\text{e}}=\frac{{\displaystyle {\int }_0^{2\pi }{\displaystyle {\int }_0^{a}E}}{}_{\text{c}\text{o}\text{r}\text{e}}E{}_R^{*}r\text{d}r\text{d}\phi }{{\displaystyle {\int }_0^{2\pi }{\displaystyle {\int }_0^{+\infty }E}}{}_{R}E{}_R^{*}r\text{d}r\text{d}\phi }\text{a}\text{n}\text{d}\\ \eta {}_{\text{t}\text{u}\text{b}\text{e}}=\frac{{\displaystyle {\int }_0^{2\pi }{\displaystyle {\int }_a^{+\infty }E}}{}_{\text{t}\text{u}\text{b}\text{e}}E{}_R^{*}r\text{d}r\text{d}\phi }{{\displaystyle {\int }_{00}^{2\pi +\infty }E}{}_{R}E{}_R^{*}r\text{d}r\text{d}\phi }(4)\end{array}$

因此这两部分中的标准化反射力度由η2表示。

2 传感器的制造

制造IFPI的目的是获得大量的信号噪音比率和较高的边缘可见度。在制造过程中, 先把石英玻璃纤维管接合到一个单模光纤上。然后把光纤管放到光线切割刀上, 放在显微镜下。结合点在显微镜下很容易辨认。管道在距结合点一定距离处切割。细粒透镜单模光纤和基于Polymicro技术的石英玻璃管将被应用。光纤接合和切割分别应用Type—36光纤切割机 (住友商事电器) 和CT—04高精度光纤切割器 (藤仓) 。显微镜为奥林巴斯SZ40。传感检测机运用Si720系统 (美光光学) 。

研究发现如图2所示, 增加融化连接的电弧功率和电弧时间, 都会使光纤核心-空气反射率单色降低。在标准单模光纤拼接配置中, 电弧功率P和弧时间D的标准为P=15、D=2.0。这是因为石英管内径随着弧光产热而缩小, 导致了有效反射区的减小。因此要制造精良的IFPI传感器, 不影响机械强度的低电弧功率和较短的电弧时间是可以接受的。选用5 μm内径的石英管可以在两个接口出产生相近的量级, 因此具备较高的边缘可见度。在图3中对实验资料和理论预期进行了比较, 对耦合模型建立了有效的假设。管道要被良好地切割, 因为倾斜的表面会提高到达单模光纤的反射波的耦合损耗, 同时降低边缘可见度。石英管的长度应当被控制在500 μm范围内。管道中的光如果不被限制在波导结构中将会产生偏离。过长的腔管长度将会导致大量的偏离, 使较少的反射光能够达到单模光纤。

(以单模光纤反射波分离为标准)

(以单模光纤反射波分离为标准)

由于光纤拼接过程具有高度可重复性, 借助显微镜控制IFPI长度在500 μm并不困难, 成功制造IFPI只由管道切割质量决定。我们制造的13个传感器中的10个证明了图4中显示的超过10 dB的峰到峰的边缘图。运用精密的光纤切割器, IFPI制造的成功率预期能够达到75%。

3 传感器表现

传感器运用一个放在双钻孔的陶瓷管的热电偶 (K-type, 欧米茄) 进行共同定位, 然后放入熔炉中 (Thermolyne 48000) 。陶瓷管的作用时抑制温度的波动。温度每级提高50℃, 每一级从室温到600 ℃再回到室温循环4次, 时间为1 h。图4中显示了传感器光路差异 (OPD) 在不同温度级别下的平均值。实验室OPD曲线和4次平均OPD曲线的最大偏差为±0.23 nm。

(以单模光纤反射光分离为标准)

从50 ℃到600 ℃的OPD变化总数为517.0 nm。因此传感器的可重复性近似为±0.24 ℃和±0.046 %的浮动范围。传感器的分辨率通常用温度度量的标准偏差来解释。这与运用两次标准偏差 (STD) 作为分辨率的直接估量相同。传感器被插入陶瓷管中, 并且放入25℃环境室 (Test Equity 1000系列温度室) 中5 h, 每5 s抽取一次OPD数据。STD为0.13 nm。传感系统的分辨率为0.26 nm, 符合其0.27 ℃和0.05%的动态范围。传感器的非线性表现是由石英玻璃的折光率和腔管长度的温度敏感性引起的。

4 结论

提出了波阵面分裂IFPI的原则, 之后讨论了如何实现制造最优化。IFPI由5 μm ID的融化陶瓷管制成。在传感器制造过程中保持较短的电弧时间和较低的电弧功率。运用到600 ℃的温度四次循环测量传感器, 证明了0.27 ℃的分辨率和±0.24 ℃的可重复性。

参考文献

[1]Tsai W H, Lin C J.A novel structure for the intrinsic Fabry Perot fi-ber-optic temperature sensor.J Lightwave Technol, 2001;19 (5) , 682—686

[2] Born M, Wolf E. Principles of optics. Cambridge University Press, 7th ed., Cambridge, UK 1999

[3]Lee C E, Gibler W N, Atkins R A, et al.In-line fiber Fabry-Perot in-terferometer with high-reectance internal mirrors.J Lightwave Techn-ol, 1992;10 (10) :1376—1379

[4]Lo YL, Sirkis J S, Chang C C.Passive signal processing of in-line fi-ber etalon sensor for high strain-rate loading, J Lightwave Technol, 1997;158:1578—1586

[5] Singh H, Sirkis J S. Simultaneously measuring temperature and strain using optical fiber microcavities. J Lightwave Technol, 1997;154, 647—653

[6] Bing Q, Pickrell G, Xu J, et al. Novel data processing techniques for dispersive white light interferometer. Opt Eng, 2003;4311, 3165—3171

布里奇曼 篇10

关键词：受激布里渊散射,光纤,布里渊光纤环形激光器,非线性,阈值

0 引 言

受激布里渊散射是光纤中最容易发生的非线性现象之一。近年来,受激布里渊散射有利的一面已经得到应用,如在激光雷达[1]、光通信和光纤传感领域中的应用[2,3,4]。其中,一个最重要的应用是它可用于布里渊光纤陀螺仪的布里渊光纤环形激光器[5](受激布里渊光纤陀螺是一种角速度传感器,其结构简单,零部件少,牢固稳定,耐冲击,抗加速度能力强,使用寿命长,并且灵敏度和分辨率高[6])。布里渊光纤环形激光器具有线宽窄,频率稳定,增益方向敏感等优点,因此一直是人们研究的热点[7,8]。1976年,Hill[5]制造的第一种布里渊光纤环形激光器,其结构是将光纤作为环形谐振腔,充分利用光纤中的布里渊增益,但当时使用的光纤损耗很高(约100 dB/km)。布里渊光纤环形激光器具有极窄的线宽,实验上已测得的线宽要小于30 Hz,而理论上Schawlow等人的研究表明,线宽300 kHz,输出100 μW的激光线宽极限为10-3Hz。因为有如此窄的线宽,所以SBS激光具有极高的相干性。受激布里渊散射过程可表述为由泵浦波、斯托克斯波通过声波进行的非线性相互作用,泵浦波通过电致伸缩产生声波,然后引起介质折射率的周期性调制[9]。针对布里渊光纤环形激光器的基本结构,从非线性的受激布里渊散射理论出发,研究布里渊光纤环形激光器中的受激布里渊散射产生的阈值功率,得出了阈值光功率与光纤谐振腔光纤长度之间的关系,从而为合理选取这种布里渊光纤激光器的光纤长度提供理论依据。

1 布里渊光纤环形激光器研究进展

1976年,Hill将光纤置于谐振腔中,首先制造出来布里渊光纤激光器;1991年Smith等人使用单模光纤作为环形谐振腔,制造出一种常规布里渊光纤环形激光器,如图1所示。

1997年,Cowle等人[10]提出一种掺铒放大布里渊光纤环形激光器。掺铒放大布里渊光纤环形激光器使用两种增益介质,单模光纤中的非线性布里渊增益和掺铒光纤中的线性增益。使用掺铒光纤放大器补偿谐振腔的损耗,而激光仍是由布里渊增益产生的。2003年,Yong等人使用非平衡马赫-曾德尔干涉仪(UMZI)作为耦合器,提出一种布里渊光纤环形激光器。这种结构充分利用UMZI对频率有不同响应的特点,可以使抽运光在光纤谐振腔内只传输1次,而Stokes波可以在光纤谐振腔内多次循环形成振荡。

2 布里渊光纤环形激光器的结构

在此,通过对布里渊光纤环形激光器的分析,并总结各布里渊光纤环形激光器方案,提出一种布里渊光纤环形激光器的方案,如图2所示。

图2中,整个布里渊光纤激光器系统由泵浦激光器Pump Laser、环行器、耦合器(分光比为1∶1)、探测器DET、单模光纤谐振腔及传输光纤组成。其中,抽运光(标记为P)由泵浦激光器射出,分别经过环形器、耦合器沿顺时针方向耦合进单模光纤谐振腔。抽运光激发光纤产生受激布里渊散射光SBS。SBS激光(标记为B)在光纤谐振腔内沿逆时针方向传输,通过耦合器从输出臂中耦合出来,并经环行器输出。

3 受激布里渊光纤环形激光器的阈值分析

与一般SBS介质相比,光纤具有很多优越性。液态或气态SBS介质阈值高,激光一般工作在聚焦状态,而光纤作为SBS介质,可以在较长的距离形成较高的功率密度,因而SBS很容易产生[4]。对于光纤中布里渊散射阈值的理论分析,经实验研究,提出了一个增益模型[11],而这些阈值估算可以用一个计算模型概括:

${\rm P}{}_{\text{t}\text{h}}=\frac{GA{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}}{g{}_{B}L{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}}(1)$

式中:Pth为布里渊散射阈值;G为阈值增益系数;Aeff为光纤有效截面积;gB为布里渊增益峰值。光纤的有效长度为:

$L{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}=[1-\exp (-aL)]/a(2)$

式中:a为光纤损耗系数;L为光纤谐振腔长度。布里渊阈值增益系数应为:

$G\stackrel{\Delta }{\_}\ln \left(\frac{4A{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}v{}_{B}G{}^{3/2}\text{π}{}^{1/2}}{g{}_{B}k{\rm T}\Gamma vL{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}}\right)(3)$

式中:vB为布里渊频移;k为玻尔兹曼常数;T为绝对温度;Γ为声子衰减速率;v为抽运波频率;G21。布里渊增益峰值为:

$g{}_B=\frac{2\text{π}n{}^{7}p{}_{12}^2}{\text{c}\lambda {}^2\rho {}_{0}v{}_a\Delta {}_{v{}_B}}(4)$

式中:n为光纤谐振腔纤芯折射率;ρ0为光纤纤芯材料密度;p12为纵向弹光系数;λ为泵浦波长;va为声速;ΔvB为受激布里渊散射增益线宽;c为真空中的光速。所以,布里渊光纤激光器中光纤谐振腔的布里渊阈值Pth可以表示为:

${\rm P}{}_{\text{t}\text{h}}=\frac{21\text{c}\lambda {}^2\rho {}_{0}v{}_a\Delta {}_{v{}_B}aA{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}}{2\text{π}n{}^{7}p{}_{12}^2[1-\exp (-aL)]}(5)$

式中:有效纤芯面积Aeff可以定义为[12]:

$A{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}=\frac{[{\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }{\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }\left|F(x,y)\right|}}{}^2\text{d}x\text{d}y]{}^2}{{\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }{\displaystyle {\int }_{-\infty }^{\infty }\left|F(x,y)\right|}}{}^4\text{d}x\text{d}y}(6)$

式中:函数F(x,y)为光纤基模的模分布函数。光纤的基模场通常采用高斯分布表示,有:

$F(x,y)=\exp [-\frac{(x{}^2+y{}^2)}{w{}^2}](7)$

式中:w为高斯束宽度参量。假设谐振腔的单模光纤为阶跃型光纤,则有:

$w{}^2=\frac{2r{}^2}{\ln (2\Delta r{}^{2}n{}^{2}k{}_0^2)}(8)$

式中:r为纤芯半径;Δ为光纤的相对折射率差;k0为真空中的波数。因此有:

$A{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}=\text{π}w{}^2=\frac{2\text{π}r{}^2}{\ln (2\Delta r{}^{2}n{}^{2}k{}_0^2)}(9)$

所以布里渊光纤环形激光器的阈值可以表示为:

${\rm P}{}_{\text{t}\text{h}}=\frac{21\text{c}\lambda {}^2\rho {}_{0}v{}_a\Delta {}_{v{}_B}ar{}^2}{n{}^{7}p{}_{12}^2[1-\exp (-aL)]\ln (2\Delta r{}^{2}n{}^{2}k{}_0^2)}(10)$

取r,a为常数,得Pth与光纤长度L的关系如图3所示。

由此可见,谐振腔阈值功率随光纤长度的增加而不断减小,在3 500 m以前变化较明显,之后变化趋于平缓,如图4所示。

4 结 语

首先综述布里渊光纤环形激光器的研究进展及其在受激布里渊光纤陀螺中的应用;然后提出了一种布里渊光纤环形激光器的研究方案,并分析了其结构特点,最后从非线性的受激布里渊散射产生阈值模型出发,研究了布里渊光纤环形激光器中光纤谐振腔的阈值光功率及谐振腔光纤环参数之间的函数关系,为布里渊光纤环形激光器谐振腔参数的选择与确定提供了理论依据。

参考文献

[1]石锦卫,弓文平,白建辉.布里渊散射及其在激光雷达中的应用[J].物理学和高新技术,2007,36(10):777-782.

[2]董永康,吕志伟,吕月兰.一种测量超窄激光线宽的新方法[J].哈尔滨工业大学学报,2005,37(5):175-178.

[3]习聪玲,乔学光,贾帧安.光纤激光器的研究与发展前景[J].光通信技术,2006,30(1):52-54.

[4]王辉,吕月兰,吕志伟.光纤中受激布里渊散射的应用及研究进展[J].传感器技术,2005,24(4):8-10.

[5]董永康,吕志伟,吕月兰.布里渊光纤环形激光器及其应用[J].激光技术,2004,28(5):498-502.

[6]裴金成,杨熙春,朱汝德.受激布里渊光纤陀螺[J].光纤光纤,2006,43(11):53-60.

[7]Yong J C,Thevenaz L,Kim B Y.Brillouin Fiber LaserPumped by a DFB Laser Diode[J].Lightwave Technol.,2003,21(21):546-554.

[8]Cowl E J,Stepanov Y,Chieng T.Brillouin/Erbium Fiber La-sers[J].Lightwave Technol.,1997,15(7):1 198-1 204.

[9]沈一春,宋牟平,章献民.单模光纤中受激布里渊散射阈值研究[J].中国激光,2005,32(4):497-500.

[10]Küng A.Laser Emission in Stimulated Brillouin Scatteringin Optical Fibers[D].Ecole Polytechnique Federale de Lau-sanne,Lausanne,Switzerland,1997.

布里斯班的温情回忆 篇11

在澳大利亚的最后几天，我决定到布里斯班去探望一位友人，他是我在广州工作时原同事兼师姐的先生。在国内时大家也有些来往，后来他先于我到了布里斯班留学。出国前师姐曾嘱咐我有机会到她先生那里走走，我也想借此机会领略一下地广人稀的澳大利亚概貌。

电话联络上了这位朋友，约好了见面时间，我便在暮色四合里赶去悉尼市区的汽车站，搭上了从悉尼开往布里斯班的班车，14个小时的车程一路坐过去，沿途饱览了秀美景色。澳大利亚虽然幅员辽阔，但全国的人口主要集中于悉尼、墨尔本、布里斯班、珀斯等六大城市，昆士兰布里斯班则位居第三大城市。从悉尼到布里斯班的途中，大多是一望无际的原野，偶尔有些村落民居散落在路旁，这些偏居一隅的村落规模通常不大，大的充其量几十户人家，小的无非也就几户，各家的建筑样式大同小异，当地居民经年累月与世隔绝般生活着，日子是安逸闲静的，但恐怕也是无聊乏味的。

慢慢地，旅行车驶入了夜幕深处，此时，才是旅途中最感惬意的时刻：天地鸿蒙间，让思绪随旅行车一同流动，纵横捭阖天马行空，借影影绰绰的夜色生发着天人合一的情怀。子夜时分，旅行车在一片树林里停靠小憩。虽然时值仲夏，但澳大利亚之夜竟然令人生起一丝丝寒意。林深星疏，灯火稀微，半梦半醒间，在这个不知名的驿站，与一拨陌生的异国旅者为伍，异域之旅的神秘感从心底悄然溢出，一如夜空中那一弯细细的残月。

此刻不知身归何处，回味着路上见到的村落人家，我不禁百感交集。人的这一生，是该接受造物的安排，随遇而安呢，还是该听从内心的召唤，浪迹天涯？

一路上我在不断思考这些人生的哲学命题，一时却又无法理清思绪。

归去来兮

张开惺忪睡眼，布里斯班便如一幅徐徐展开的画卷渐次映入我的眼帘。清晨的布里斯班空气清新，洁静清爽，城市虽然不大，建筑也不显辉煌，但它不失大气的城市规划，蜿蜒而过的河流，整洁的街道，独具特色的建筑，呈现着一种有别于繁华悉尼的疏朗之美。

后来听朋友说，直到上世纪50年代布里斯班居民的生活水准之高，甚至超过了悉尼、墨尔本，是故，当地人内心深处至今仍潜藏一种失落不甘的情绪。从布里斯班的城市格局和建筑看来，此言或许不虚。

夜阑时分，朋友要赶回学校取些东西，我也跟了去，站在远处等他，发觉这所大学没有围墙，大楼里透出的灯火，让我有些眼熟，也有些眼热。我当初之所以远赴重洋，原因之一也是梦想到堪培拉国立大学深造，谁知却梦碎在这个美丽的国度，心中不禁有些戚戚然。

次日朋友安排我跟团前去黄金海岸游玩。听朋友说，澳大利亚这个国家有点奇怪，一国之内规矩不同。比方说，悉尼禁赌却不禁黄，红灯区是合法的，却不设大赌场，顶多在一些娱乐场所设有老虎机供人小赌；布里斯班却刚好相反，禁黄却不禁赌，黄金海岸没有红灯区，却辟有大赌场。

路上打了个盹，当我睁开眼睛，突然见到前方有一幢幢房子，房顶尖尖的，外墙红红的，错落有致，颇富情调，非常符合自己小时候对童话世界的想象。

黄金海岸盖世无双的美丽姿容在我眼前慢慢铺展开来。黄金海岸由数十个沙滩组成，绵延几十公里。海天是一色的蓝，却又极富层次感，浅蓝，纯蓝，深蓝，每一层的蓝都是那么的透明、澄澈、诱人。

听朋友说黄金海岸的海域时常有鲨鱼出没，有好几回咬的都是日本人，原因是有钱的日本人都爱扎堆于黄金海岸这样的世外桃源，又热衷冲浪运动，出事的概率自然就高。但朋友又安慰我说不用担心，在公共海滩游泳绝对安全，因为泳场都安设了防鲨网。

时间还早，沙滩上泳客并不多。抬头望向蔚蓝的天空，见一架飞机忽儿上下翻飞，忽儿左右盘旋，还拖着一条长长的白色“尾巴”，起初不明所以，便一直盯着看，渐渐，那些从机尾喷出的白色气体幻化成了一个英文字体Polt。 这才醒悟过来：飞机应该是在做户外广告吧？

黄金海岸虽然美丽，澳大利亚人虽然富足，但澳大利亚并不属于我，在这里我没有归属感，而没有归属感的人，他的灵魂注定在流浪。

人间真情

去附近的赌场开眼界。在赌场门口，见到许多澳大利亚老人乘坐大巴前来，鱼贯而入，尾随他们进入赌场内，发觉场内主角是白发一族。这些退休老人平日在家里闲得发慌，便到赌场消磨时间，顺带碰碰运气，不少赌场设有班车专门免费接送老人来往赌场。澳大利亚是年轻人拼搏的天堂，但老年人在这里也可以自得其乐，不愧是颐养天年的美丽国度。

离别的日子到了，朋友将我送到车站后挥手离去，我搭乘一辆长途大巴返回悉尼。此时上来了一位老大妈，恰好坐在我前面的一个靠窗位置。甫一坐定，她的脸就紧贴着玻璃窗，而手则颤巍巍地不断向窗外做着飞吻的动作。

顺着她的手势朝窗外望去，只见一对中年夫妇携同女儿在为老人送行，他们边打着手势边对老人叮咛着什么。尽管隔着玻璃窗不可能听到他们的声音，但老人却一直在频频颔首。我想，他们之间根本无须言语，一个手势，一个眼神，就已读懂彼此。

车子缓缓开出，老人的眼睛仍紧盯着亲人，飞吻的动作更加频密了。车子渐行渐远，窗外，那对中年夫妇的身影已从视野里彻底隐没。以为这幕司空见惯的离别场面就此拉上了帷幕，我便开始阖眼小憩了，待再度睁开眼睛，无意中的一瞥，令我大吃一惊：老人家的头颅仍执拗地朝着窗外，眼神依然深情，飞吻依然热烈。顺着老人的目光望去，这才留意到窗外有一辆小车在一路尾随，车内正是为老大妈送行的亲人们，频频地向这边挥手致意。直到大巴停靠在另一个站点，老人才最终与亲人依依惜别，这一路，却不知送了有多远。

触景生情，我想起自己动身前往澳大利亚前夕，母亲在家里为我细细打点着行装，反复叮咛着路途需要注意的诸多事项。慈母手中线，游子身上衣。此时此刻，我的心中忽有所悟：自己，其实就是那根针，而亲情，正是穿过针眼的那条长线。

布里斯班，在我心底有如一本日渐发黄的日记本，平日很少去翻阅，可一旦打开，一种对生命的莫名感动便会充溢内心，这种感动，源于对岁月流逝的惆怅，对沧桑世事的无奈，对生命无常的敬畏，以及对人间温情的渴望和眷恋。

布里奇曼 篇12

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术,可以在沿光纤路径上同时得到待测场在时间和空间上的连续分布信息,从而引起了人们的广泛重视,成为分布式光纤传感技术领域的主要实现方式之一。布里渊散射是光子和声频声子相互作用而产生的一种非弹性散射,在散射过程中产生的斯托克斯光相对于入射光有一频移,称为布里渊频移,对于目前常用的光纤,其值大约为十几吉赫,布里渊频移与温度和应变成线性关系。然而,只测量布里渊频移无法同时检测温度和应变,而布里渊强度与温度和应变同样成线性关系[1],因此通过测量布里渊频移和强度可实现温度和应变的同时传感。

时域布里渊散射分布式光纤传感器分为两类:布里渊时域反射(BOTDR)光纤传感和布里渊时域分析(BOTDA)光纤传感。对空间的定位都是基于光时域反射计(OTDR)技术,即向光纤中注入一个脉冲,通过反射信号和入射脉冲之间的时间差来确定空间的位置。BOTDA系统从传感光纤的两端分别注人脉冲光信号和连续光信号,当脉冲光和连续光频率差等于布里渊频移时,连续光的光强会由于受激布里渊效应而增强,从而检测光纤所处环境的温度和应变。双端输入的采用使BOTDA系统中的布里渊散射信号明显增强,但是双端输人给其实际应用带来限制。BOTDR系统从一端输入测试脉冲,在同一端检测返回信号的频率和功率。在BOTDR中,自发布里渊散射信号非常微弱,因此人们提出用外差检测技术来提高系统的灵敏度。

本文给出基于微波外差检测技术的光纤布里渊温度和应变同时传感实验系统,并对其进行理论推导,进而分析系统的性能,与已报道的实验结果进行了比较。

1 原 理

光波在光纤中传播时产生的散射主要有三种:瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射,它们的散射机理不同。当光波通过光纤时,光纤中的光子和光频声子产生非弹性碰撞,产生拉曼散射。瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞所引起的,散射光的频率与入射光的频率相同,在散射光中强度最大,且温度和应变的变化对瑞利散射功率几乎没有影响。1950年,Krishnan对布里渊散射做了最初的研究,且证实布里渊散射频移和强度与温度和应变存在线性关系[2]。若想同时检测传感光纤的温度和应变信息,需要测量布里渊频移和强度。

光子和声频声子作用产生的自发布里渊散射含有多普勒频移过程,且在背向传播方向上散射光最大[3]。这个频移为:

$v{}_{\text{B}}=\frac{2nV{}_{\text{a}}}{\lambda }(1)$

式中Va为光纤中声速,n为光纤折射率,λ为入射光波长。

光纤布里渊频移vB和强度随温度和应变的变化可表示为:

$\left[\begin{array}{l}\text{δ}v{}_{\text{B}}\\ \frac{\text{δ}{\rm P}{}_{\text{B}}}{{\rm P}{}_{\text{B}}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}C{}_{v{\rm T}}& C{}_{v\epsilon }\\ C{}_{{\rm P}{\rm T}}& C{}_{{\rm P}\epsilon }\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\text{δ}{\rm T}\\ \text{δ}\epsilon \end{array}\right](2)$

式中δvB为布里渊频移变化量,δPB/PB为布里渊功率相对变化量,δT及δε分别为光纤的温度和应变变化量,CvT及Cv ε分别为布里渊频移的温度系数和应变系数,CPT及CPε分别为布里渊功率的温度系数和应变系数。已报道的数值为[4],CvT=1.10±0.02 MHz/K,Cv ε=0.048 3±0.000 4 MHz/με,CPT=(0.36±0.06)%/K,CPε=[-(7.7±1.4)×10-4]%/με。温度和应变信息可以通过式(2)的反矩阵表示出来,且要求式(2)中系数矩阵为非奇异矩阵,即CvTCPε≠Cv εCPT。温度和应变的变化量可表示为:

$\left[\begin{array}{l}\text{δ}{\rm T}\\ \text{δ}\epsilon \end{array}\right]=\frac{1}{|C{}_{v{\rm T}}C{}_{{\rm P}\epsilon }-C{}_{v\epsilon }C{}_{{\rm P}{\rm T}}|}\left[\begin{array}{cc}C{}_{{\rm P}\epsilon }& -C{}_{v\epsilon }\\ -C{}_{{\rm P}{\rm T}}& C{}_{v{\rm T}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{l}\text{δ}v{}_{\text{B}}\\ \frac{\text{δ}{\rm P}{}_{\text{B}}}{{\rm P}{}_{\text{B}}}\end{array}\right](3)$

当光纤传输损耗一致时,瑞利散射功率PR(z)和布里渊散射功率PB(z)可表示为:

PR(z)=PpRR(z)exp(-2αz) (4)

PB(z)=PpRB(z)exp(-2αz) (5)

式中假定了输入脉冲光和布里渊散射光在传感光纤中有相同的衰减系数α,Pp为输入光的峰值功率,RR(z)为瑞利散射系数,RB(z)为布里渊散射系数。

布里渊功率的变化,除了由温度和应变的变化引起外,还将受沿光纤线路中的光纤损耗、弯曲和接头等的影响。为了消除光纤线路其他因素的变化对布里渊功率的影响,我们引入朗道比(Landau-Placzek Ratio,LPR),即使用瑞利散射功率与布里渊散射功率之比的方法来确定δPB/PB。然而,测量瑞利散射功率和布里渊散射功率的实验装置是不同的,导致这两种散射光的绝对强度不同,且事实上温度的变化对瑞利散射功率也有微弱的影响[5]。实施方案中引入一段参考光纤(已知温度和应变),测得其散射功率用于补偿传感光纤测试点的散射功率,进而修正δPB/PB的数值。此处我们定义参考光纤的布里渊散射功率与瑞利散射功率比为:

$C{}_{\text{R}\text{B}}=\frac{{\rm P}{}_{\text{B}‚\text{r}\text{e}\text{f}}}{R{}_{\text{R}‚\text{r}\text{e}\text{f}}}(6)$

修正后的布里渊散射功率相对变化量可表示为:

$\frac{\text{δ}{\rm P}{}_{\text{B}}(z)}{{\rm P}{}_{\text{B}}(z)}=\frac{\text{δ}{\rm P}{}_{\text{B}}(z)}{{\rm P}{}_{\text{R}}(z)C{}_{\text{R}\text{B}}}=\frac{{\rm P}{}_{\text{B}}(z)-{\rm P}{}_{\text{R}}(z)C{}_{\text{R}\text{B}}}{{\rm P}{}_{\text{R}}(z)C{}_{\text{R}\text{B}}}(7)$

式(6)中PB,ref和PR,ref为参考光纤的布里渊散射功率和瑞利散射功率。式(7)中,PB(z)和PR(z)为测试光纤z处的布里渊散射功率和瑞利散射功率。通过BOTDR传感器确定δvB,通过式(7)确定δPB/PB,将它们代入式(3),可同时得到δT及δε的值。将参考光纤的温度和应变值代入下式:

T(z)=Tref+δT (8)

ε(z)=εref+δε (9)

便可以获得待测场的温度和应变信息。式(8)、式(9)中,T(z)和ε(z)分别为传感光纤z处的温度和应变。

2 基于LPR外差检测的BOTDR传感系统

图1为一种基于LPR的微波外差检测BOTDR传感方案。该方案在同一条光纤线路上分别测得布里渊散射功率和瑞利散射功率,通过计算瑞利散射功率与布里渊散射功率之比,消除由于光纤损耗、弯曲和接头等对系统性能的影响,并精确定标光纤中布里渊频移和强度的温度和应变系数。

在第一种配置中,为了获得高的布里渊散射效率,系统采用窄谱光源,光源发出的光经耦合器1输

出,一部分光作为参考光,另一部分光经电光调制器(EOM)调制成脉冲光,经光放大器EDFA1放大,由光纤光栅1滤除自发热辐射(ASE)噪声后注入环行器2的端口1,经端口2被光纤光栅2全反射而从端口3输出,随即进入传感光纤。光在传播时产生的背向散射光由环行器2的端口4输出,再经光放大器EDFA2及光纤光栅3滤除ASE噪声,在光电检测器(PD)1中与参考光进行相干检测。为保证两路光的偏振态很好匹配,在参考光路中加入偏振控制器(PC)用以扰乱信号光的线偏振态。PD1输出的电信号只包括差频信号(即布里渊频移信号),直流及二次谐波分量均被滤除。这样得到的信号频率较高,无法进行精确的信号处理,需采用下变频器将频率变换到较低的频带内,然后用数据采集及处理单元对信号进行分析处理。

在第二种配置中,为了减小瑞利相干噪声,系统采用宽谱脉冲光源和直接检测方案。宽谱光源发出的光经光纤光栅2透射后从环行器2的端口3输出,经耦合器2注入传感光纤。瑞利散射光经分光比为95∶5的耦合器2进入PD2,使用数据采集及处理单元对信号进行分析处理。

该方案采用对布里渊频谱进行扫描的方法实现布里渊频移和强度的同时测量,进而实现温度和应变的同时测量。当下变频器子系统中本振的调节步长与带通滤波器(BPF)带宽相等时,布里渊谱不同频率成分的信号依次通过带通滤波器,对下变频器输出的不同频率信号进行洛伦兹拟合,最大频谱幅度对应的频率便是该散射点的布里渊频移,由频谱积分得到布里渊散射强度。

3 系统性能分析

3.1 测量精度

BOTDR传感系统中,沿光纤分布的散射点中单个点产生的布里渊散射光谱服从洛伦兹分布,频谱由布里渊频移vB及布里渊散射谱宽ΔvB描述。系统的测量精度是表征探测系统对十分微弱的背向布里渊散射信号的检测能力。温度或应变的变化量可以通过vB的变化量获得,所以vB的测量精度直接影响温度或应变的测量精度[6]。vB的测量精度可表示为:

$\delta v{}_{\text{B}}=\frac{\text{Δ}v{}_{\text{B}}}{\sqrt{2}(R{}_{\text{S}\text{Ν}}){}^{1/4}}(10)$

式中RSN为系统的信噪比。当激光器线宽ΔvL比较大时,式(10)中ΔvB要用ΔvB+ΔvL代替。温度和应变的测量精度可表示为:

$\{\begin{array}{l}\text{δ}{\rm T}=\frac{\text{Δ}v{}_{\text{B}}}{\sqrt{2}C{}_{v{\rm T}}(R{}_{\text{S}\text{Ν}}){}^{1/4}}\\ \text{δ}\epsilon =\frac{\text{Δ}v{}_{\text{B}}}{\sqrt{2}C{}_{v\epsilon }(R{}_{\text{S}\text{Ν}}){}^{1/4}}\end{array}(11)$

3.2 空间分辨率

空间分辨率δz指系统对沿光纤长度分布的温度或应变场进行测量时所能分辨的最小空间单元。BOTDR系统的空间分辨率可以表示为:

δz=VW/2 (12)

式中V为光纤中的光速;W为入射脉冲宽度。式(12)确定的空间分辨率是光纤传感系统的极限空间分辨率,可以看出W越小,系统δz越高。考虑到布里渊散射的机理,当光脉冲宽度接近或小于声子的寿命时,布里渊散射功率急剧下降且频谱展宽厉害,因此提高系统的空间分辨率不可能通过很小的W来获得,系统中取W=10 ns,对应的δz为1 m。实际系统中光电转换器的响应时间、带通滤波器的带宽和A/D转换速度等因素也会影响系统的空间分辨率。其中,A/D转换速度可以通过选用合适的器件来补偿,而要完整地接收信号,带通滤波器的带宽B不能小于脉冲宽度[7]。

3.3 动态范围

BOTDR传感系统的动态范围Dr是衡量系统传感距离的一个指标。Dr越大,所能达到的传感距离越长。我们根据OTDR中Dr的计算方法,类似地得出BOTDR传感系统的Dr表达式:

$D{}_{\text{r}}=\frac{1}{2}\left({\rm P}{}_{\text{Ρ}}+R{}_{\text{B}}+J{}_{\text{S}}-\alpha {}_{\text{C}}-{\rm P}{}_{\text{d}}+\frac{R{}_{\text{S}\text{Ν}\text{Ι}}}{2}-\frac{R{}_{\text{S}\text{Ν}\text{r}}}{2}\right)(13)$

式中JS为布里渊散射选择率,αC为系统中所有设备和连接器的总插入损耗,Pd为光电探测器的最小可探测功率,RSNI为通过叠加平均改善后的信噪比的改善量,RSNr为要达到规定测量指标系统所需的最小信噪比,RB为背向布里渊散射因子,可表示为:

RB=10 lg(0.5SαBVW) (14)

式中S为布里渊背向捕捉系数;αB为光纤布里渊散射损耗系数;V为光纤中的光速,V=2×108 m/s。其中S和αB可分别表示为:

S=(λ/n)2/(4πA) (15)

αB=(8/3)(π3/λ4)kT[n8p${}_{12}^2$/(ρV2a)] (16)

式中入射光波长λ=1 550 nm;n为光纤的折射率,n=1.47;A为光纤的有效截面积,A=6.36×10-11 m2;k为波尔兹曼常数,k=1.38 10-23 J/K;T为绝对温度,T=298 K;p12为光弹性系数,p12=0.27;ρ为密度,ρ=2.22×103 kg/m3;Va为声波速度,Va=5.89×103 m/s。将上述参数代入式(15)、式(16),得S=1.4×10-3,αB=1.22×10-6 m-1。将S和αB的值代入式(14)便可得到RB的值。JS表示通过带宽为2B的带通滤波器的布里渊散射信号与总的布里渊散射信号的功率比值,当布里渊频谱的谱宽为ΔvB时,JS可表示为:

JS=10 lg[(2/π)arctan(2B/ΔvB)] (17)

当系统中W=10 ns,B=1 MHz,ΔvB=30 MHz时,可计算RB和JS的值分别为-87.7 dB和-13.7 dB。PP限制在不发生受激散射的情况下为24 dBm,假定系统中αC为5 dB,Pd为-90 dBm,经40 000次平均,RSNI=10 lg40 000=46 dB,由式(11)可计算出RSNr。系统中要求温度分辨率为1 ℃,应变分辨率为100 με,代入式(11)计算RSNr分别为51.4 dB和25.7 dB。将上述参数值代入式(13)计算得系统的Dr为2.45 dB。

从式(13)可以看出,理论上系统的动态范围可以通过提高Pp和外差接收机灵敏度来进一步改善,提高接收机的灵敏度通常可以通过降低光电二极管可探测最小光功率Pd,而Pp的提高将受到光纤中受激布里渊散射(SBS)的限制。同时对系统进行抗干扰设计,通过抑止系统噪声,提高探测后信号的叠加次数来提高接收机的信噪比,进而提高系统的动态范围。

3.4 测量时间

测量时间是指在给定的测量精度下,以一定的空间分辨率对整个传感光纤温度或应变完成测量所需要的最少时间,表明了系统实时监测的性能[8]。对于测量布里渊强度,假设入射脉冲光的重复频率为f,为达到规定的信噪比所需平均叠加次数为N1,则测量时间为:

t=N1/f (18)

测量布里渊频移需要多次测量才能完成一次布里渊频谱的扫频。设布里渊频谱的带宽为ΔvB,实现扫频的带通滤波器带宽为B,则完成一次布里渊频谱的扫频需要发射ΔvB/B个光脉冲,为达到规定的信噪比所需的平均叠加次数为N2,则测量时间为:

t=(ΔvB/B)N2/f=ΔvBN2/(Bf) (19)

另外,为保证对传感光纤背向散射信号的两次测量不相混,要求两次采样脉冲信号时间间隔大于2L/V(其中L为传感光纤长度)。根据以上分析,如果ΔvB=30 MHz,B=1 MHz,N2=40 000,f=10 kHz,可得该系统的测量时间为120 s。

4 结 论

本文采用BOTDR结构的、基于LPR的微波外差检测技术,设计了布里渊分布式光纤传感器,并推导了实现温度和应变同时测量的理论表达式。参考课题要求的系统指标,深入地分析了传感系统的性能,给出了系统的性能参数。传感系统采用微波外差电域频谱扫描的方法可以获得1 ℃的温度分辨率和100 με的应变分辨率。

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