制冷型在通讯光纤温度传感系统的应用，其系统是基于光纤拉曼（Raman)散射现象。激光器光源发出的光脉冲与光纤分子相互作用，发生散射，散射光有多种类型。
当振动基态的分子被入射光激发到虚态，然后回到振动激发态E2，产生能量为h(υ0-υ)的拉曼散射，散射光子的频率为υ0υ，这种散射称为斯托克斯(Stokes)散射；另一种是处于振动激发态的分子被入射光激发到虚态，然后回到振动基态E1，产生能量为 h(υ0+υ)的拉曼散射，散射光子的频率为υ0+υ，这种散射称为反斯托斯(Anti2Stokes)散 射。Stokes和Anti2Stokes散射光在频谱图上的分布大致是对称的，Anti2Stokes散射光对温度敏感，其强度受温度调制 ，而 Stokes 散射光基本上与温度无关， 两者光强的比值只与散射区的温度有关。
因此，通常都将Anti2Stokes拉曼散射用作信号通道，作为计算温度的主要依据。而Stokes拉曼散射通常被用作参考通道，用来消除噪音等其他因素的影响。检测两者光强的比值，就可以解调出散射区的温度信息，同时还可以有效地消除光源的不稳定以及光纤传输过程中的耦合损耗、光纤接头损耗 、光纤弯曲损耗和光纤传输损耗等影响。
在同步控制模块的触发下，激光器发出的光在光脉冲调制器的作用下，形成特定重复频率和宽度的脉冲光。脉冲光通过光耦合器连接到恒温槽和传感光纤上。在脉冲光的传输过程中，不同测试点的散射光信号会有部分沿着传输光路返回至光耦合器。光耦合器会将约50 %的拉曼散射光耦合至光处理子系统。
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