一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，包括脈沖信號光源、脈沖泵浦光源、第一波分復(fù)用器、前端傳感光纖、后端傳感光纖和無源部分，所述無源部分包括第一耦合器、第一光隔離器、第一摻鉺光纖、第一光濾波器、第二摻鉺光纖、第二光濾波器、第一光環(huán)路器，所述脈沖信號光源與脈沖泵浦光源分別連接第一波分復(fù)用器的兩個端口，第一波分復(fù)用器的另一端口連接前端傳感光纖，所述無源部分的兩端分別連接前端傳感光纖和后端傳感光纖。其優(yōu)點(diǎn)在于：首先，結(jié)構(gòu)中采用了脈沖泵浦光源和摻鉺光纖，不但可以放大前向的光信號，還能夠放大背向散射光；其次，結(jié)構(gòu)中使用了濾波器，可以過濾掉不需要的波長，減小了光噪聲，有效延長了光纖探測距離。
【專利說明】—種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式光纖傳感裝置是基于光線背向散射原理，當(dāng)激光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，光纖中會不斷產(chǎn)生拉曼散射(斯托克斯、反斯托克斯)、瑞利散射及布里淵散射等散射光，其中一部分會反方向傳輸?shù)健霸搭^”，我們稱這部分散射光為“后向散射光”。
[0003]在分布式光纖傳感裝置中，散射信號強(qiáng)度隨著探測距離的增加呈指數(shù)關(guān)系下降，在不降低裝置信噪比的情況下，通常有兩種方法，一是提高光源入射功率，二是提高接收電路靈敏度和動態(tài)范圍。但提高光源入射功率將加大光纖中的非線性效應(yīng)，在功率高于一定水平之后，反而使得探測距離變小。另外，目前接收機(jī)的靈敏度已到極限，通常很難提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，在利用OTDR原理對環(huán)境振動、應(yīng)力等物理參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控時(shí),通過實(shí)現(xiàn)對傳輸信號以及后向散射信號的雙重放大來達(dá)到延長光纖探測距離的目的。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，包括脈沖信號光源、脈沖泵浦光源、第一波分復(fù)用器、前端傳感纖、后端傳感光纖和無源部分，所述無源部分包括第一耦合器、第一光隔離器、第一摻鉺光纖、第一光濾波器、第二摻鉺光纖、第二光濾波器、第一光環(huán)路器，所述脈沖信號光源與脈沖泵浦光源分別連接第一波分復(fù)用器的兩個端口，第一波分復(fù)用器的另一端口連接前端傳感光纖，其特征在于:所述無源部分的兩端分別連接前端傳感光纖和后端傳感光纖。
[0006]所述前端傳感光纖連接無源部分的第一耦合器的一個端口，第一耦合器的另兩個端口分別連接第一光隔離器和第二光濾波器，第一光隔離器連接第一摻鉺光纖，第一摻鉺光纖連接第一光濾波器，第一光濾波器連接第一光環(huán)路器的一個端口，第一光環(huán)路器的另兩個端口分別連接后端傳感光纖和第二摻鉺光纖，第二摻鉺光纖連接第二光濾波器。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在所述無源部分內(nèi)增加設(shè)置第二波分復(fù)用器、第三波分復(fù)用器、第二光環(huán)路器、第四波分復(fù)用器、第三光濾波器、第四光濾波器和第二光隔離器，所述脈沖信號光源和脈沖泵浦光源分別連接第一波分復(fù)用器的兩個端口，第一波分復(fù)用器的另一端口連接前端傳感光纖，前端傳感光纖連接第二波分復(fù)用器的一個端口，第二波分復(fù)用器的另兩個端口分別連接第二光環(huán)路器的一個端口和第一耦合器的一個端口，第二光環(huán)路器的另兩個端口分別連接第三波分復(fù)用器的一個端口和第三光濾波器，第三波分復(fù)用器的另兩個端口分別連接第四光濾波器和第一耦合器的一個端口，第四光濾波器連接第一摻鉺光纖，第一摻鉺光纖連接第一光濾波器，第一光濾波器連接第一光環(huán)路器的一個端口，第一光環(huán)路器的另兩個端口分別連接后端傳感光纖和第四波分復(fù)用器的一個端口，第四波分復(fù)用器的另兩個端口分別連接第二光隔離器和第一耦合器的第三個端口，第二光隔離器連接第二摻鉺光纖，第二摻鉺光纖連接第三光濾波器，第三光濾波器連接第二光環(huán)路器。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:首先，結(jié)構(gòu)中采用了脈沖泵浦光源和摻鉺光纖，不但可以放大前向的光信號，還能夠放大背向散射光；其次，結(jié)構(gòu)中使用了濾波器，可以過濾掉不需要的波長，減小了光噪聲，有效延長了光纖探測距離。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中:
[0012]1、脈沖信號光源，2、脈沖泵浦光源,3、第一波分復(fù)用器,4、前端傳感光纖,5、第一率禹合器，6、第一光隔離器,7、第一摻鉺光纖,8、第一光濾波器,9、第二波分復(fù)用器,10、第二摻鉺光纖，11、第二光濾波器，12、第一光環(huán)路器,13、后端傳感光纖，14、第三波分復(fù)用器，
15、第二光環(huán)路器，16、第四波分復(fù)用器，17、第三光濾波器，18、第四光濾波器，19、第二光隔離器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例一:
[0014]如圖1所示:一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，包括脈沖信號光源1、脈沖泵浦光源2、第一波分復(fù)用器3、前端傳感光纖4、后端傳感光纖13和無源部分，所述無源部分包括第一稱合器5、第一光隔離器6、第一摻鉺光纖7、第一光濾波器8、第二摻鉺光纖10、第二光濾波器11和第一光環(huán)路器12，所述脈沖信號I與脈沖泵浦光源2分別連接第一波分復(fù)用器3的兩個端口，第一波分復(fù)用器3的另一端口連接前端傳感光纖4，其特征在于:所述無源部分的兩端分別連接前端傳感光纖4和后端傳感光纖13。
[0015]所述前端傳感光纖4連接無源部分的第一稱合器5的一個端口，第一稱合器5的另兩個端口分別連接第一光隔離器6和第二光濾波器11，第一光隔離器6連接第一摻鉺光纖7，第一摻鉺光纖7連接第一光濾波器8，第一光濾波器8連接第一光環(huán)路器12的一個端口，第一光環(huán)路器12的另兩個端口分別連接后端傳感光纖12和第二摻鉺光纖10，第二摻鉺光纖10連接第二光濾波器11。
[0016]所述遙泵光放大器的運(yùn)作過程如下:由脈沖信號光源I輸出脈沖信號光，由脈沖泵浦光源2輸出泵浦光，通過第一波分復(fù)用器3將兩束光耦合進(jìn)前端傳感光纖4中，再進(jìn)入第一稱合器5中將稱合光分成兩束,其中一束稱合光通過第一光隔離器6進(jìn)入第一摻鉺光纖7中進(jìn)行放大，放大后的耦合光再通過第一光濾波器8過濾掉耦合光中泵浦光和自發(fā)輻射波長的光，剩下的被放大的脈沖信號光再通過第一光環(huán)路器12進(jìn)入后端傳感光纜13中，至此，脈沖光信號實(shí)現(xiàn)了光放大。放大后的脈沖傳感光信號在沿后端傳感光纜13傳輸中產(chǎn)生的背向散射光信號經(jīng)第一光環(huán)路器12進(jìn)入第二摻鉺光纖10中，在第二摻鉺光纖10放大后再進(jìn)入第二光濾波器11，在第二光濾波器11中過濾掉第二摻鉺光纖10中產(chǎn)生的自發(fā)輻射噪聲，然后背向散射光再分別沿著第一耦合器5、前端傳感光纖4、第一波分復(fù)用器3進(jìn)入脈沖信號光源1，再進(jìn)入傳感主機(jī)之中進(jìn)行處理。由第一耦合器5分出的另一束耦合光經(jīng)過第二光濾波器11進(jìn)入第二摻鉺光纖10中，用來對從后端傳感光纖13進(jìn)來的背向散射光進(jìn)行放大。
[0017]實(shí)施例二:
[0018]如圖2所示:作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述脈沖信號光源I和脈沖泵浦光源2分別連接第一波分復(fù)用器3的兩個端口，第一波分復(fù)用器3的另一端口連接前端傳感光纖4，前端傳感光纖4連接第二波分復(fù)用器9的一個端口，第二波分復(fù)用器9的另兩個端口分別連接第二光環(huán)路器15的一個端口和第一耦合器5的一個端口，第二光環(huán)路器15的另兩個端口分別連接第三波分復(fù)用器14的一個端口和第三光濾波器17，第三波分復(fù)用器14的另兩個端口分別連接第四光濾波器18和第一耦合器5的一個端口，第四光濾波器18連接第一摻鉺光纖7，第一摻鉺光纖7連接第一光濾波器8，第一光濾波器8連接第一光環(huán)路器12的一個端口，第一光環(huán)路器12的另兩個端口分別連接后端傳感光纖13和第四波分復(fù)用器16的一個端口，第四波分復(fù)用器16的另兩個端口分別連接第二光隔離器19和第一耦合器5的第三個端口，第二光隔離器連接19連接第二摻鉺光纖10，第二摻鉺光纖10連接第三光濾波器17，第三光濾波器17連接第二光環(huán)路器15。
[0019]所述遙泵光放大器的運(yùn)作過程如下:由脈沖信號光源I輸出脈沖信號光，由遠(yuǎn)程脈沖泵浦光源2輸出脈沖泵浦光，通過第一波分復(fù)用器3將兩束光耦合進(jìn)前端傳感光纖4中，耦合光再進(jìn)入第二波分復(fù)用器9，第二波分復(fù)用器9將輸入的耦合光再分為脈沖泵浦光和脈沖信號光，其中脈沖泵浦光進(jìn)入第一稱合器5,第一稱合器5將脈沖泵浦光分成兩束，其中第一束脈沖泵浦光進(jìn)入第三波分復(fù)用器14，另一束脈沖泵浦光進(jìn)入第四波分復(fù)用16。由第二波分復(fù)用器9輸出的脈沖信號光經(jīng)過第二光環(huán)路器15進(jìn)入第三波分復(fù)用器14，在第三波分復(fù)用器14中，脈沖信號光與從第一耦合器5分出的第一束脈沖泵浦光混合，然后混合的脈沖信號光和脈沖泵浦光經(jīng)過第四光濾波器18進(jìn)入第一摻鉺光纖7進(jìn)行放大，放大的混合脈沖信號光和脈沖泵浦光經(jīng)過第一光濾波器8，第一光濾波器8將混合光中的泵浦光及自發(fā)輻射波長的光都過濾掉，剩下的放大的脈沖信號光再經(jīng)第一光環(huán)路器12進(jìn)入后端傳感光纖13中，至此，脈沖光信號實(shí)現(xiàn)了光放大。放大后的脈沖光信號在沿后端傳感光纜13傳輸過程中產(chǎn)生的背向散射光信號經(jīng)第一光環(huán)路器12進(jìn)入第四波分復(fù)用器16，在第四波分復(fù)用器16中與從第一耦合器分出的另一束脈沖泵浦光進(jìn)行混合，混合光再經(jīng)第二光隔離器19進(jìn)入第二摻鉺光纖10對背向散射光進(jìn)行放大。放大后的背向散射光再順序經(jīng)過第三光濾波器17、第二光纖環(huán)路器15、第二波分復(fù)用器9、前端傳感光纖4、第一波分復(fù)用器3傳輸進(jìn)入脈沖信號光源1，再進(jìn)入傳感主機(jī)進(jìn)行處理。
[0020]相對于實(shí)施例一而言，實(shí)施例二通過設(shè)置兩個濾波器，使得信號光只會通過第一摻鉺光纖7這一路，從而避免了因?yàn)橹苯舆M(jìn)入第一波分復(fù)用器5而衰減3db，進(jìn)一步增大了進(jìn)入后端傳感光纖13的信號光光強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，包括脈沖信號光源、脈沖泵浦光源、第一波分復(fù)用器、前端傳感光纖、后端傳感光纖和無源部分，所述無源部分包括第一耦合器、第一光隔離器、第一摻鉺光纖、第一光濾波器、第二摻鉺光纖、第二光濾波器、第一光環(huán)路器，所述脈沖信號光源與脈沖泵浦光源分別連接第一波分復(fù)用器的兩個端口，第一波分復(fù)用器的另一端口連接前端傳感光纖，其特征在于:所述無源部分的兩端分別連接前端傳感光纖和后端傳感光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，其特征在于:所述前端傳感光纖連接無源部分的第一耦合器的一個端口，第一耦合器的另兩個端口分別連接第一光隔離器和第二光濾波器，第一光隔離器連接第一摻鉺光纖，第一摻鉺光纖連接第一光濾波器，第一光濾波器連接第一光環(huán)路器的一個端口，第一光環(huán)路器的另兩個端口分別連接后端傳感光纖和第二摻鉺光纖，第二摻鉺光纖連接第二光濾波器。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖微彎損耗的在線監(jiān)測柵欄裝置，其特征在于:所述脈沖信號光源和脈沖泵浦光源分別連接第一波分復(fù)用器的兩個端口，第一波分復(fù)用器的另一端口連接前端傳感光纖，前端傳感光纖連接第二波分復(fù)用器的一個端口，第二波分復(fù)用器的另兩個端口分別連接第二光環(huán)路器的一個端口和第一耦合器的一個端口，第二光環(huán)路器的另兩個端口分別連接第三波分復(fù)用器的一個端口和第三光濾波器，第三波分復(fù)用器的另兩個端口分別連接第四光濾波器和第一耦合器的一個端口，第四光濾波器連接第一摻鉺光纖，第一摻鉺光纖連接第一光濾波器，第一光濾波器連接第一光環(huán)路器的一個端口，第一光環(huán)路器的另兩個端口分別連接后端傳感光纖和第四波分復(fù)用器的一個端口，第四波分復(fù)用器的另兩個端口分別連接第二光隔離器和第一耦合器的第三個端口，第二光隔離器連接第二摻鉺光纖，第二摻鉺光纖連接第三光濾波器，第三光濾波器連接第二光環(huán)路器。
【文檔編號】G02F1/39GK103698959SQ201210369175
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月27日
【發(fā)明者】張徐亮, 陳宇飛 申請人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司