專利名稱：新型光纖波分復用器及其工作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分布式光纖傳感技術領域，尤其涉及分布式光纖傳感技術的光路結(jié)構(gòu)部分。
背景技術：
分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(RDTS)基于背向拉曼散射原理，當激光脈沖在光纖中傳輸過程中，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，其中一部分會發(fā)生后向散射，我們稱這部分散射光為“背向散射光”。RDTS就是采用背向拉曼散射中反斯托克斯作為溫度敏感信號的一種溫度傳感系統(tǒng)，為了消除光源功率、測溫光纜所處環(huán)境的應力應變等因素對溫度解調(diào)的影響，需要再引入一路信號作為參考。在目前RDTS產(chǎn)品中通常采用斯托克斯散射光或者瑞利散射光作為參考信號，其中尤以斯托克斯散射光居多。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，斯托克斯散射光很容易受到受激拉曼散射的影響導致信號的非線性失真，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。而同時傳統(tǒng)瑞利解調(diào)結(jié)構(gòu)的損耗大、 信噪比低、也在一定程度上受受激拉曼散射影響的影響等弊病。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)涉及的光信號主要包含注入光脈沖信號、瑞利散射光信號(Rayleigh)、斯托克斯散射光信號(Stokes)及反斯托克斯散射光信號(Anti-Stokes)， 本發(fā)明所闡述的光纖波分復用器就是用于處理以上光信號的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有光纖波分復用器的缺點和不足，提供一種不受受激拉曼散射影響的、低損耗的新型光纖波分復用器及其工作方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的—種新型光纖波分復用器，包括一個分光器和兩個濾波裝置，其特征在于分光器的輸出端連接一個濾波片，僅允許透射背向散射光中的反斯托克斯光信號；分光器輸入端連接一個帶通濾波器或者一個濾波片，帶通濾波器只允許瑞利散射光信號通過，濾波片僅允許透射背向散射光中的斯托克斯光信號。入射激光脈沖信號從分光器輸入端注入，并經(jīng)過分光器到達輸出端的濾波片被反射后進入后續(xù)傳感光纖，入射激光脈沖在傳感光纖傳輸過程中發(fā)生背向散射，背向散射光信號中的瑞利散射光信號、斯托克斯光信號和反斯托克斯光信號經(jīng)過濾波片1時，其中的反斯托克斯光信號透射過濾波片1進入到后續(xù)光電處理單元，其余的背向散射光信號則經(jīng)濾波片1反射后進入分光器，后經(jīng)帶通濾波器或者濾波片的濾波或者透射，背向散射光信號中的斯托克斯光信號被分離出來即獲得比較干凈的瑞利散射信號，也即濾除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信號。所述的分光器可以為耦合器或者環(huán)形器等，主要用于將入射光注入到光纖，將背向散射光注入到后端光、電處理單元；
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的優(yōu)點在于首先，散射光直接經(jīng)過濾波片1獲得反斯托克斯光信號，可以最大程度的減少反斯托克斯光信號的損耗，提高了系統(tǒng)信噪比；其次，將瑞利散射信號進行必要的濾波，從而避免了受激拉曼散射(主要是斯托克斯非線性)的影響；最后，定比例耦合器或者環(huán)形器的引入可以減少輸入光功率的損耗，從而也提高了系統(tǒng)信噪比。


圖1是本發(fā)明所述實施方式一。圖2是本發(fā)明所述實施方式二。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的具體實施步驟。實施例1 如圖1，濾波片1和耦合器4的輸出端相連，耦合器4的輸入端連接一個帶通濾波器5，濾波片1僅允許透射反斯托克斯光，反射非反斯托克斯光；帶通濾波器5只允許瑞利散射光通過，耦合器4為2X2耦合器，耦合器4端口的分光比為90% (端口 6) 10% (端口 7)。入射激光脈沖信號從耦合器4輸入端注入，并經(jīng)過耦合器4到達輸出端的濾波片 1被反射到端口 2，由于在RDTS中，端口 2會直接或者間接與傳感光纖相連接，入射激光脈沖在傳感光纖傳輸過程中發(fā)生背向散射，背向散射光信號中的瑞利散射光信號、斯托克斯光信號和反斯托克斯光信號經(jīng)過濾波片1時，其中的反斯托克斯光信號透射過濾波片1進入到后續(xù)光電處理單元，其余的背向散射光信號則經(jīng)濾波片1反射后進入分耦合器4，后經(jīng)帶通濾波器5的濾波，背向散射光信號中的斯托克斯光信號被濾掉，即獲得比較干凈的瑞利散射信號，也即濾除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信號。過濾后的瑞利散射光信號從端口8進入后續(xù)光電處理單元。至此，完成溫度敏感信號(反斯托克斯散射信號)和參考信號(瑞利散射信號)的提取。實施例2 如圖2，濾波片1和環(huán)形器4的輸出端相連，耦合器4的輸入端連接濾波片6，濾波片1僅允許透射反斯托克斯光，反射非反斯托克斯光；濾波片6僅允許透射斯托克斯光，反射非斯托克斯光。入射激光脈沖信號從環(huán)形器4輸入端注入，并經(jīng)過環(huán)形器4到達輸出端的濾波片 1被反射到端口 2，由于在RDTS中，端口 2會直接或者間接與傳感光纖相連接，入射激光脈沖在傳感光纖傳輸過程中發(fā)生背向散射，背向散射光信號中的瑞利散射光信號、斯托克斯光信號和反斯托克斯光信號經(jīng)過濾波片1時，其中的反斯托克斯光信號透射過濾波片1進入到后續(xù)光電處理單元，其余的背向散射光信號則經(jīng)濾波片1反射后進入環(huán)形器4，經(jīng)過濾波片2時，其中的斯托克斯光透過濾波片2從端口 9輸出，此時，背向散射光中只有比較干凈的瑞利散射信號，也即濾除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信號。過濾后的瑞利散射光信號從端口8進入后續(xù)光電處理單元。至此，完成溫度敏感信號(反斯托克斯散射信號)和參考信號(瑞利散射信號)的提取。
權利要求
1.一種新型光纖波分復用器，包括一個分光器和兩個濾波裝置，其特征在于分光器 (4)的輸出端和輸入端分別連接一個濾波裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型光纖波分復用器，其特征在于所述的分光器(4)的一端連接一個濾波片(1)，它僅允許透射背向散射光中的反斯托克斯光信號，分光器(4)的另一端連接一個帶通濾波器(5)或者一個濾波片(6)，用來過濾或者透射斯托克斯光信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型光纖波分復用器，其特征在于所述的分光器(4)可以是光纖耦合器或者光纖環(huán)形器等具有分光功能的器件中的一種。
4.一種新型光纖波分復用器的工作方法，其特征在于，所述的工作方法包括下列步驟a、激光脈沖信號經(jīng)過分光器到達濾波片(1)，被全部反射進入后續(xù)傳感光纖；b、光在傳感光纖中傳輸時會發(fā)生背向散射，背向散射光沿著光進入的方向原路返回； C、背向散射光經(jīng)過濾波片(1)，其中的反斯托克斯光透過濾波片(1)進入后續(xù)處理單元；d、被濾波片(1)反射回的背向散射光經(jīng)過分光器(4)進入帶通濾波器(5)或者濾波片 (6)，其中的斯托克斯光被過濾或者透射后分離出來；e、此時背向散射光中只剩下比較干凈的瑞利散射光，經(jīng)過光纖輸出到后續(xù)處理單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型光纖波分復用器及其工作方法，屬于光纖傳感技術領域，本發(fā)明主要通過將一個分光器的輸出端和輸入端分別連接一個濾波裝置，將傳感光纖中產(chǎn)生的反斯托克斯光、斯托克斯光和瑞利散射光等后向散射光分離出來，得到作為測量溫度信號的反斯托克斯光和作為參考信號的瑞利散射光。通過采用該技術方案，可以最大程度的減少反斯托克斯光信號的損耗，提高了系統(tǒng)信噪比；避免了受激拉曼散射的影響。
文檔編號G01K11/32GK102445733SQ20101050072
公開日2012年5月9日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2010年9月30日
發(fā)明者皋魏, 郭兆坤 申請人:上海華魏光纖傳感技術有限公司