專利名稱：一種提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于拉曼混合放大技術(shù)提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)在溫度、應(yīng)變測量上所達(dá)到測量精度、測量范圍以及空間分辨率均高于其它傳感技術(shù)，因此這種技術(shù)在建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)測、石油管道安全檢測、電力設(shè)施健康檢測、火災(zāi)預(yù)警等方面有廣泛的應(yīng)用前景。按照是否利用了受激布里淵效應(yīng)，一般分為布里淵光時(shí)域反射計(jì)及布里淵光時(shí)域分析儀兩種，前者是利用自發(fā)布里淵散射現(xiàn)象，可進(jìn)行單端測量，但探測信號(hào)較弱，探測距離受限；后者是利用受激布里淵散射現(xiàn)象，探測信號(hào)較強(qiáng)，傳感距離較遠(yuǎn)。
隨著傳感距離的增加，受光纖損耗及布里淵探測光消耗影響，使得脈沖光能量急劇下降，從而限制整個(gè)系統(tǒng)的傳感距離。提高傳感距離最直接的方法是增大探測脈沖光的功率，傳統(tǒng)的布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)一般采用集中式放大技術(shù)，即布里淵泵浦波進(jìn)入光纖前應(yīng)用摻鉺光纖光放大器(EDFA)將脈沖功率放大，由于過高的脈沖能量導(dǎo)致非線性效應(yīng)的加強(qiáng)，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的信噪比，使得脈沖光的功率不可能無限增加，而且泵浦光功率僅在光纖前端較強(qiáng)，而在光纖后端，受光纖損耗及布里淵探測光的消耗，強(qiáng)度急劇下降，制約了光纖后端的測量分辨率。受此影響，基于集總式放大技術(shù)的布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感距離< 30km。
另一方面，由于系統(tǒng)分辨率與探測脈沖寬度成反比，隨著系統(tǒng)對(duì)空間分辨率及測量距離要求的進(jìn)一步提高，脈沖寬度將會(huì)越來越窄，信號(hào)的占空比也越來越小，從而導(dǎo)致信噪比的急劇下降。
介于以上因素，一般采用集中式與分布式放大相結(jié)合的方式，即在前端先利用 EDFA對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行初步放大，再利用分布式拉曼放大技術(shù)對(duì)脈沖光進(jìn)行二次放大，2005 年Alahbabi M.N.和他的團(tuán)隊(duì)報(bào)道了利用拉曼放大技術(shù)的分布式布里淵溫度傳感系統(tǒng)，達(dá)至Ij了 150km 的距離(見 Alahbabi M. N. 150-km-range distributed temperature sensor based on coherent detection of spontaneous Brillouin backscatter and in-line Raman amplification [J] J. Opt. Soc. Am. B，2005)，這在一定程度上削弱了信號(hào)功率前后端分布不均。但是在長距離(> 50km)布里淵光傳感系統(tǒng)中，由于拉曼泵浦的功率及拉曼增益系數(shù)沿光纖呈指數(shù)衰減，使得該方法不能徹底消除功率分布不均現(xiàn)象，且傳感距離愈長， 波動(dòng)愈嚴(yán)重。其結(jié)果是在傳感信號(hào)分布上出現(xiàn)了一個(gè)大范圍、低信噪比的測量“盲區(qū)”。另一方面，一階拉曼泵浦的效率較低，而在長距離傳感系統(tǒng)中，對(duì)拉曼泵浦功率的要求很高， 從而嚴(yán)重提高了系統(tǒng)成本。
2004年，J. D. Ania-Castanon報(bào)道了利用光纖布拉格光柵和拉曼混合放大技術(shù)實(shí)現(xiàn)的超長距離無損傳輸通信系統(tǒng)(見J. D. Ania-Castanon, Quasi-Iossless transmission4using second-order Raman amplification and fiber Bragg gratings, Opt. Exp.，12)。 相比于其他放大技術(shù)，拉曼混合放大技術(shù)具有較寬的增益譜(可以實(shí)現(xiàn)C+L波段的同時(shí)放大)、增益譜平坦、低噪聲、高的泵浦利用率和低成本等優(yōu)點(diǎn)。介于以上優(yōu)點(diǎn)本專利首次將拉曼混合放大技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)有的布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)，在有效延長了傳感距離的同時(shí)控制了系統(tǒng)的成本，將在長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)中得到極其重要的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種基于拉曼混合放大的長距離(> 50km) 布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)，有效提高拉曼泵浦效率；應(yīng)用于長距離溫度/應(yīng)變傳感，使傳感信號(hào)的分布更加平坦，大幅提高測量的精度及空間分辨率。
本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種基于拉曼混合放大技術(shù)提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法，該方法包括以下步驟
A、基于一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)，設(shè)置一對(duì)峰值反射率> 80%，中心波長一致的光纖光柵；
B、將光纖光柵對(duì)熔接于傳感光纖兩側(cè)，構(gòu)成一階和二階拉曼混合放大傳感系統(tǒng)， 用于同時(shí)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行拉曼混合放大；
C、向傳感光纖注入探測光，對(duì)微波發(fā)生器進(jìn)行掃頻，得出功率-布里淵頻移-距離三維圖，經(jīng)洛倫茲曲線擬合，得出傳感光纖的溫度/應(yīng)變分布。
進(jìn)一步，步驟A中，一階雙向拉曼泵浦波長為13XX-14XX nm ；
進(jìn)一步，步驟B及C中，光纖光柵對(duì)的峰值反射率> 80%，中心波長一致，且中心波長位于一階拉曼泵浦波長的一級(jí)斯托克斯波長附近，兩者間距< lOOnm。
進(jìn)一步，步驟B進(jìn)一步包括將波分復(fù)用器(WDM)分別接在傳感光纜的兩側(cè)，用于將布里淵探測光、布里淵泵浦光及所述13XX-14XX —階拉曼泵浦源14耦合進(jìn)傳感光纖； 13XX-14XX 一階拉曼泵浦源14用于產(chǎn)生一階拉曼放大，波長13XX-14XXnm ;光纖光柵對(duì)20 用于構(gòu)成長距離激光諧振腔，其產(chǎn)生的激光作為二階拉曼泵浦，與一階拉曼泵浦源同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)進(jìn)行放大。
本發(fā)明還公開了一種提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的系統(tǒng)，包括一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)和傳感光纖，其特征在于，該系統(tǒng)在一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在傳感光纖兩側(cè)熔接一對(duì)峰值反射率大于80%、中心反射波長一致的光纖光柵，構(gòu)成一個(gè)長距離激光諧振腔，該激光諧振腔產(chǎn)生的激光作為二階拉曼泵浦，與一階拉曼泵浦同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)起放大作用。
進(jìn)一步，所述長距離激光諧振腔包括WDM 15、13XX-14XX —階拉曼泵浦源14及光纖光柵對(duì)20 ;其中，所述WDM 15用于將布里淵探測光、布里淵泵浦光及所述13XX-14XX — 階拉曼泵浦源14耦合進(jìn)傳感光纖；13XX-14XX —階拉曼泵浦源14用于產(chǎn)生一階拉曼放大， 波長13XX-14XXnm ;光纖光柵對(duì)20用于構(gòu)成長距離激光諧振腔，其產(chǎn)生的激光作為二階拉曼泵浦與一階拉曼泵浦源同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)進(jìn)行放大。
進(jìn)一步，所述一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)包括激光器I、第一隔離器2、稱合器3、第一偏振控制器4、第二偏振控制器16、第一電光調(diào)制器6、第二電光調(diào)制器17、擾偏器8、第一摻鉺光纖放大器9、第二摻鉺光纖放大器18、光環(huán)形器12、探測器10、可調(diào)諧濾波器11、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7、波形發(fā)生器5、微波發(fā)生器13等；其中，所述激光器I用于產(chǎn)生布里淵泵浦波及探測波，光源線寬< 1MHz，功率大于IOdBm ;第一隔離器2 與激光器I相連，用于避免反射光對(duì)激光器造成的損傷；耦合器3與所述第一隔離器2相連，用于將所述激光器產(chǎn)生的光束分為兩束；第一偏振控制器4和第二偏振控制器16分別與耦合器3相連，用于克服所述電光調(diào)制器的偏振相關(guān)性；第一電光調(diào)制器6用于產(chǎn)生布里淵泵浦光，帶寬為2. 5GHz ;第二電光調(diào)制器17用于產(chǎn)生頻移約IO-IlGHz的布里淵探測光， 其帶寬為IOGHz ;擾偏器8與第一電光調(diào)制器6相連，用于抑制布里淵增益的偏振相關(guān)性， 擾偏速率> IKHz,輸出偏振度< 5% ;第一摻鉺光纖放大器9與擾偏器8相連,用于放大布里淵泵浦光；第二摻鉺光纖放大器18與第二電光調(diào)制器17相連，用于放大布里淵探測光； 第二隔離器19與第二摻鉺光纖放大器18相連,用于避免反射光對(duì)摻鉺光纖放大器造成的損傷；光環(huán)形器12用于將布里淵泵浦光耦合進(jìn)傳感光纖，同時(shí)將經(jīng)放大的布里淵探測光耦合進(jìn)所述可調(diào)諧濾波器11 ;可調(diào)諧濾波器11與光環(huán)形器12相連，用于濾除放大的自發(fā)輻射噪音，提高信噪比，3dB帶寬< 0. Inm ;波形發(fā)生器5與第一電光調(diào)制器6相連,用于產(chǎn)生適合系統(tǒng)的泵浦光；微波發(fā)生器13與第二電光調(diào)制器17相連,用于產(chǎn)生IO-IlGHz微波信號(hào)以驅(qū)動(dòng)第二電光調(diào)制器17，載波頻率IO-IlGHz ;波形發(fā)生器5、微波發(fā)生器13分別與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7相連接；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7通過探測器10與可調(diào)諧濾波器11相連，它包括數(shù)據(jù)采集卡及信號(hào)處理系統(tǒng)，用于完成數(shù)據(jù)采集、處理及對(duì)所述波形發(fā)生器5、微波發(fā)生器13的控制。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明中，激光諧振腔產(chǎn)生的激光(作為二階拉曼泵浦)與一階拉曼泵浦同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)起放大作用。與基于一階拉曼放大的布里淵傳感系統(tǒng)相比，在同樣的泵浦功率條件下，該方法可獲得更高的增益，提高了泵浦效率；傳感信號(hào)沿光纖的分布更加平坦；用于長距離溫度/應(yīng)變傳感，可大幅提高監(jiān)測系統(tǒng)的空間分辨率、測量精度及靈敏度；以很小的成本(無需增加額外的二階泵浦光源)獲得傳感性能的明顯改善，具備一定的實(shí)用性。


圖I是本發(fā)明所提供的基于拉曼混合放大的長距離布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中，I、激光器，2、第一隔離器，3、耦合器，4、第一偏振控制器，5、波形發(fā)生器，6、 第一電光調(diào)制器，7、數(shù)據(jù)米集處理系統(tǒng)，8、擾偏器,9、第一摻鉺光纖放大器，10、探測器，11、 可調(diào)諧濾波器，12、光環(huán)形器，13、微波發(fā)生器，14、13XX-14XXnm—階拉曼泵浦源，15、波分復(fù)用器(WDM)，16、第二偏振控制器，17、第二電光調(diào)制器，18、第二摻鉺光纖放大器，19、第二隔離器,20、光纖光柵對(duì)；
圖2是兩級(jí)泵浦光拉曼增益系數(shù)譜示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖I是本發(fā)明所提供的基于拉曼混合放大的長距離布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖I所示，本發(fā)明的基于拉曼混合放大的長距離布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)，包括一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)以及拉曼混合放大傳感系統(tǒng)；所述一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)具體包括激光器I、第一隔離器2、耦合器3、 第一偏振控制器4、第二偏振控制器16、第一電光調(diào)制器6、第二電光調(diào)制器17、擾偏器8、第一摻鉺光纖放大器9、第二摻鉺光纖放大器18、光環(huán)形器12、探測器10、可調(diào)諧濾波器11、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7、波形發(fā)生器5、微波發(fā)生器13 ;其中，所述激光器I用于產(chǎn)生布里淵泵浦波及探測波，光源線寬< 1MHz，功率大于IOdBm ;第一隔離器2與激光器I相連，用于避免反射光對(duì)激光器造成的損傷；耦合器3與所述第一隔離器2相連，用于將所述激光器產(chǎn)生的光束分為兩束；第一偏振控制器4和第二偏振控制器16分別與耦合器3相連，用于克服所述電光調(diào)制器的偏振相關(guān)性；本發(fā)明中電光調(diào)制器共采用二只，第一電光調(diào)制器6用于產(chǎn)生布里淵泵浦光，帶寬為2. 5GHz ;第二電光調(diào)制器17用于產(chǎn)生頻移約IO-IlGHz的布里淵探測光，其帶寬為IOGHz ;擾偏器8與第一電光調(diào)制器6相連，用于抑制布里淵增益的偏振相關(guān)性，提高測量分辨率，擾偏速率> IKHz，輸出偏振度< 5%;本發(fā)明中摻鉺光纖放大器共采用二只，第一摻鉺光纖放大器9與擾偏器8相連,用于放大布里淵泵浦光；第二摻鉺光纖放大器18與IOGHz第二電光調(diào)制器17相連，用于放大布里淵探測光；第二隔離器19與第二摻鉺光纖放大器18相連，用于避免反射光對(duì)摻鉺光纖放大器造成的損傷；光環(huán)形器12用于將布里淵泵浦光耦合進(jìn)傳感光纖，同時(shí)將經(jīng)放大的布里淵探測光耦合進(jìn)所述可調(diào)諧濾波器 11 ;可調(diào)諧濾波器11與光環(huán)形器12相連，用于濾除放大的自發(fā)輻射噪音，提高信噪比，3dB 帶寬< 0. Inm ;波形發(fā)生器5與第一電光調(diào)制器6相連,用于產(chǎn)生適合系統(tǒng)的泵浦光；微波發(fā)生器13與第二電光調(diào)制器17相連，用于產(chǎn)生IO-IlGHz微波信號(hào)以驅(qū)動(dòng)第二電光調(diào)制器 17，載波頻率IO-IlGHz ;波形發(fā)生器5、微波發(fā)生器13分別與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7相連接； 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7通過探測器10與可調(diào)諧濾波器11相連，它包括數(shù)據(jù)采集卡及信號(hào)處理系統(tǒng)，用于完成數(shù)據(jù)采集、處理及對(duì)所述波形發(fā)生器5、微波發(fā)生器13的控制。
所述拉曼混合放大傳感系統(tǒng)包括WDM 15、13XX-14XX —階拉曼泵浦源14及光纖光柵對(duì)20 ;其中，所述WDM 15用于將布里淵探測光、布里淵泵浦光及所述13XX-14XX —階拉曼泵浦源I耦合進(jìn)傳感光纖；13XX-14XX —階拉曼泵浦源14用于產(chǎn)生一階拉曼放大，波長13XX-14XXnm ;光纖光柵對(duì)20用于構(gòu)成長距離激光諧振腔，其產(chǎn)生的激光(作為二階拉曼泵浦)與一階拉曼泵浦源同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)進(jìn)行放大，提高泵浦效率及長距離傳感的空間分辨率和精度。
本發(fā)明提供的基于拉曼混合放大技術(shù)提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法，該方法包括以下步驟
a搭建一個(gè)基于一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)；
b制作一對(duì)峰值反射率> 80%，中心波長一致的光纖光柵；
c將光纖光柵對(duì)熔接于傳感光纖兩側(cè)，構(gòu)成一階和二階拉曼混合放大傳感系統(tǒng)；
d向光纖注入探測光，對(duì)微波發(fā)生器進(jìn)行掃頻，得出功率-布里淵頻移-距離三維圖，經(jīng)洛倫茲曲線擬合，得出傳感光纖的溫度/應(yīng)變分布。
圖2是兩級(jí)泵浦光拉曼增益系數(shù)譜示意圖。該圖中，雙向抽運(yùn)泵浦光的波長為1480nm,—對(duì)光纖布拉格光柵的中心波長被設(shè)計(jì)在抽運(yùn)泵浦的I級(jí)斯托克斯光附近 (1560nm),光柵和光纖在這個(gè)波長上形成了一個(gè)諧振腔并形成激光。
從增益的角度來說，在距離抽運(yùn)泵浦光1480nm的13. 2 16THz頻段內(nèi)，抽運(yùn)泵浦光形成的拉曼增益有一個(gè)較寬的峰，并且由光纖光柵對(duì)形成的諧振腔產(chǎn)生的1560nm激射光也能對(duì)此頻段內(nèi)的信號(hào)光進(jìn)行拉曼增益補(bǔ)償。
因此本發(fā)明對(duì)信號(hào)光進(jìn)行拉曼混合放大，即在利用抽運(yùn)泵浦光對(duì)信號(hào)光進(jìn)行一階拉曼放大基礎(chǔ)上，再運(yùn)用光纖光柵對(duì)形成的諧振腔產(chǎn)生激射光(作為二階拉曼泵浦)同時(shí)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行放大，這樣將比只利用一階拉曼泵浦對(duì)信號(hào)光進(jìn)行拉曼放大能更有效的利用泵浦光，獲得更高的拉曼增益，在更長的傳感距離上、取得高空間分辨率及高精度溫度/應(yīng)變傳感。
上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍的內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法，該方法包括以下步驟A、基于一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)，設(shè)置一對(duì)峰值反射率> 80%，中心波長一致的光纖光柵；B、將光纖光柵對(duì)熔接于傳感光纖兩側(cè)，構(gòu)成一階和二階拉曼混合放大傳感系統(tǒng)，用于同時(shí)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行拉曼混合放大；C、向傳感光纖注入探測光，對(duì)微波發(fā)生器進(jìn)行掃頻，得出功率-布里淵頻移-距離三維圖，經(jīng)洛倫茲曲線擬合，得出傳感光纖的溫度/應(yīng)變分布。
2.如權(quán)利要求I所述提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法，其特征在于，步驟A中，一階雙向拉曼泵浦波長為13XX-14XX nm。
3.如權(quán)利要求I所述提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法，其特征在于，步驟B及C中，光纖光柵對(duì)的峰值反射率> 80%，中心波長一致，且中心波長位于一階拉曼泵浦波長的一級(jí)斯托克斯波長附近，兩者間距< lOOnm。
4.如權(quán)利要求I至3之一所述提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法， 其特征在于，步驟B進(jìn)一步包括將波分復(fù)用器(WDM) (15)分別接在傳感光纜的兩側(cè)，用于將布里淵探測光、布里淵泵浦光及所述13XX-14XX —階拉曼泵浦源(14)耦合進(jìn)傳感光纖； 13XX-14XX —階拉曼泵浦源(14)用于產(chǎn)生一階拉曼放大，波長13XX-14XXnm;光纖光柵對(duì) (20)用于構(gòu)成長距離激光諧振腔，其產(chǎn)生的激光作為二階拉曼泵浦，與一階拉曼泵浦源同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)進(jìn)行放大。
5.一種提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的系統(tǒng)，包括一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)和傳感光纖，其特征在于，該系統(tǒng)在一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在傳感光纖兩側(cè)熔接一對(duì)峰值反射率大于80%、中心反射波長一致的光纖光柵，構(gòu)成一個(gè)長距離激光諧振腔，該激光諧振腔產(chǎn)生的激光作為二階拉曼泵浦，與一階拉曼泵浦同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)起放大作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的系統(tǒng)，其特征在于，所述長距離激光諧振腔包括WDM(15)、13XX-14XX —階拉曼泵浦源(14)及光纖光柵對(duì)(20);其中，所述WDM(15)用于將布里淵探測光、布里淵泵浦光及所述13XX-14XX —階拉曼泵浦源(14)耦合進(jìn)傳感光纖；13XX-14XX —階拉曼泵浦源(14)用于產(chǎn)生一階拉曼放大，波長13XX-14XXnm ;光纖光柵對(duì)(20)用于構(gòu)成長距離激光諧振腔，其產(chǎn)生的激光作為二階拉曼泵浦與一階拉曼泵浦源同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)進(jìn)行放大。
7.如權(quán)利要求5或6所述提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的系統(tǒng)，其特征在于，所述一階雙向拉曼放大的布里淵光時(shí)域分析傳感系統(tǒng)包括激光器(I)、第一隔離器(2)、稱合器(3)、第一偏振控制器(4)、第二偏振控制器(16)、第一電光調(diào)制器(6)、第二電光調(diào)制器(17)、擾偏器(8)、第一摻鉺光纖放大器(9)、第二摻鉺光纖放大器(18)、光環(huán)形器(12)、探測器(10)、可調(diào)諧濾波器(11)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(7)、波形發(fā)生器(5)、微波發(fā)生器(13)等；其中，所述激光器⑴用于產(chǎn)生布里淵泵浦波及探測波，光源線寬< 1MHz，功率大于IOdBm ;第一隔離器(2)與激光器(I)相連，用于避免反射光對(duì)激光器造成的損傷；率禹合器(3)與所述第一隔離器(2)相連，用于將所述激光器產(chǎn)生的光束分為兩束；第一偏振控制器(4)和第二偏振控制器(16)分別與耦合器(3)相連，用于克服所述電光調(diào)制器的偏振相關(guān)性；第一電光調(diào)制器(6)用于產(chǎn)生布里淵泵浦光，帶寬為2. 5GHz ;第二電光調(diào)制器(17)用于產(chǎn)生頻移約IO-IlGHz的布里淵探測光，其帶寬為IOGHz;擾偏器⑶與第一電光調(diào)制器(6)相連，用于抑制布里淵增益的偏振相關(guān)性，擾偏速率> lKHz，輸出偏振度< 5%; 第一摻鉺光纖放大器(9)與擾偏器(8)相連,用于放大布里淵泵浦光；第二摻鉺光纖放大器(18)與第二電光調(diào)制器(17)相連，用于放大布里淵探測光；第二隔離器(19)與第二摻鉺光纖放大器(18)相連，用于避免反射光對(duì)摻鉺光纖放大器造成的損傷；光環(huán)形器(12)用于將布里淵泵浦光耦合進(jìn)傳感光纖，同時(shí)將經(jīng)放大的布里淵探測光耦合進(jìn)所述可調(diào)諧濾波器(11);可調(diào)諧濾波器(11)與光環(huán)形器(12)相連，用于濾除放大的自發(fā)輻射噪音，提高信噪比，3dB帶寬<0. Inm;波形發(fā)生器(5)與第一電光調(diào)制器(6)相連，用于產(chǎn)生適合系統(tǒng)的泵浦光；微波發(fā)生器(13)與第二電光調(diào)制器(17)相連,用于產(chǎn)生IO-IlGHz微波信號(hào)以驅(qū)動(dòng)第二電光調(diào)制器(17)，載波頻率IO-IlGHz ;波形發(fā)生器(5)、微波發(fā)生器(13)分別與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(7)相連接；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(7)通過探測器(10)與可調(diào)諧濾波器(11)相連，它包括數(shù)據(jù)采集卡及信號(hào)處理系統(tǒng)，用于完成數(shù)據(jù)采集、處理及對(duì)所述波形發(fā)生器(5)、 微波發(fā)生器(13)的控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)傳感性能的方法及系統(tǒng)，本發(fā)明在現(xiàn)有的用一階拉曼放大的長距離布里淵光時(shí)域分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在傳感光纖兩側(cè)熔接一對(duì)峰值反射率大于80％、中心反射波長一致的光纖光柵，構(gòu)成一個(gè)長距離激光諧振腔，該激光諧振腔產(chǎn)生的激光作為二階拉曼泵浦與一階拉曼泵浦同時(shí)對(duì)傳感信號(hào)起放大作用。與基于一階拉曼放大的布里淵傳感系統(tǒng)相比，在同樣的泵浦功率條件下，本發(fā)明可獲得更高的增益，提高了泵浦效率；傳感信號(hào)沿光纖的分布更加平坦；用于長距離溫度/應(yīng)變傳感，可大幅提高監(jiān)測系統(tǒng)的空間分辨率、測量精度及靈敏度；以低成本(無需增加額外的二階泵浦光源)獲得傳感性能的明顯改善。
文檔編號(hào)G01B11/16GK102538844SQ20111037429
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者張?zhí)锘? 賈新鴻, 饒?jiān)平?申請(qǐng)人:無錫成電光纖傳感科技有限公司