近年来，分布式光纤传感（DFOS）技术已广泛应用于从结构完整性评估到环境和工业监测等多个领域[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。例如，DFOS技术能够实现管道腐蚀的长期实时监测和结构退化的早期预警[6]，同时还能在机械-腐蚀联合载荷下高精度量化腐蚀指标，如点蚀深度和质量损失[7]、[8]。常见的DFOS技术包括相位敏感光时域反射测量（Φ-OTDR）、拉曼光时域反射测量（ROTDR）和布里渊光时域反射测量（BOTDR）。Φ-OTDR通过测量瑞利后向散射信号（RBS）的光学相位波动来识别振动和声学信号[9]。ROTDR利用拉曼散射解析光纤沿线的温度分布[10]。BOTDR通过分析布里渊散射信号的中心频率偏移来实现分布式温度和应变监测[11]。尽管这些技术被广泛使用，但它们都基于光时域反射测量（OTDR），而OTDR的空间分辨率有限。相比之下，光频域反射测量（OFDR）因其优越的空间分辨率和高测量精度而受到越来越多的关注[12]、[13]、[14]、[15]。
传统的OFDR通常由两个干涉仪组成，其中一个辅助干涉仪用于跟踪可调激光源（TLS）的频率变化以实现非线性补偿[16]。另一个干涉仪（即主干涉仪）通常采用马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构，包括两个耦合器、一个传感臂和一个参考臂[17]。通过这个基于MZI的主干涉仪，传感光纤反射的光与参考臂的本地振荡器（LO）光之间会产生拍频信号。进一步分析拍频信号的相位和幅度，可以揭示光纤沿线的温度或应变等外部扰动。此外，经常采用偏振多样性检测来抑制OFDR中的常见偏振衰落，从而提高测量精度[18]。因此，一个设计良好的OFDR通常包含许多光学组件，以确保高性能的分布式温度或应变测量，并具备非线性补偿、偏振衰落消除等功能，但这增加了系统的成本和复杂性[19]。
已经提出了多种光学布局优化方案来降低OFDR的复杂性。这些方法包括从激光端强反射点收集激光调谐信息[16]，以及在光谱开始处放置一个故意产生的拍频信号以获取可调激光相位信息[20]。两个连接器之间的拍频信号也可以用来重新采样原始信号[21]。其他策略包括在传感光纤之前加入一个光纤内辅助干涉仪以降低系统复杂性[22]，或者用处理过的光纤端替代辅助干涉仪以产生反射信号以提取实际的光学频率[23]。值得注意的是，这些研究主要集中在通过加入非线性补偿功能来简化辅助干涉仪，而对主干涉仪的优化关注较少。为了减轻偏振衰落的影响，主干涉仪之后通常会进行偏振多样性检测。因此，需要一种既能简化主干涉仪又能解决OFDR中偏振衰落问题的解决方案。
在本文中，我们提出了一种简化主干涉仪的OFDR方法。该系统的核心组件是带有嵌入式反射膜的光纤部分反射器（FOPR）。此外，所提出的简化OFDR仅使用一个偏振分束器（PBS）和两个光电探测器（PD）就能实现偏振衰落的缓解。通过理论分析、仿真和实验彻底研究了FOPR的反射率对拍频信号强度的影响。实验结果表明，这种简化的OFDR不仅降低了系统复杂性，而且在相同的源功率配置下提供了比传统系统更强的干涉信号强度。这项工作填补了现有文献的空白，因为之前的研究很少探讨主干涉仪的简化。
