分布式光纖傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，包括產(chǎn)生拉曼脈沖泵浦光的拉曼脈沖泵浦光源、第一泵浦光分路器、第一拉曼信號(hào)衰減器、第一波分復(fù)用器、第二波分復(fù)用器、第一，第二傳感光纖及拉曼信號(hào)處理控制裝置。該分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源產(chǎn)生的脈沖泵浦光通過(guò)第一泵浦光分路器將脈沖泵浦光分路以降低功率，并將其中一路脈沖泵浦光通過(guò)第一拉曼信號(hào)衰減器來(lái)防止受激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)，從而達(dá)到長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪康摹?br> 【專利說(shuō)明】分布式光纖傳感系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)傳感系統(tǒng)，特別是涉及一種分布式光纖傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，基于拉曼散射效應(yīng)的分布式光纖傳感系統(tǒng)得到了很快的發(fā)展，但是由于 拉曼散射信號(hào)光十分微弱，一般通過(guò)增強(qiáng)脈沖泵浦光功率的辦法來(lái)提高信號(hào)強(qiáng)度。但是隨 著脈沖泵浦光功率的提高，光纖的非線性效應(yīng)出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)受激拉曼散射效應(yīng)。一旦出現(xiàn) 受激拉曼散射，拉曼信號(hào)就會(huì)異常增大，導(dǎo)致無(wú)法解調(diào)出正常的傳感信息。在常用的分布式 光纖傳感系統(tǒng)中脈沖泵浦光一般為就近注入傳感光纖，脈沖泵浦光和拉曼信號(hào)光在同一根 光纖中傳輸，所以脈沖泵浦光功率越高，傳感光纖越長(zhǎng)，越容易出現(xiàn)受激拉曼散射效應(yīng)，受 激拉曼散射將導(dǎo)致無(wú)法解調(diào)出正常的傳感信息。因此常用的分布式光纖傳感系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到 長(zhǎng)距離傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要提供一種能夠長(zhǎng)距離傳輸?shù)姆植际焦饫w傳感系統(tǒng)。
[0004]一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，包括產(chǎn)生拉曼脈沖泵浦光的拉曼脈沖泵浦光源、與拉 曼脈沖泵浦光源通過(guò)光纖相連并將拉曼脈沖泵浦光按功率分光的第一泵浦光分路器、與第 一泵浦光分路器通過(guò)光纖相連的第一波分復(fù)用器、與第一波分復(fù)用器和拉曼脈沖泵浦光源 相連并對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分析處理的拉曼信號(hào)處理控制裝置、與第一泵浦光分路器通過(guò)光纖相 連并防止受激拉曼散射信號(hào)出現(xiàn)的第一拉曼信號(hào)衰減器、與第一拉曼信號(hào)衰減器通過(guò)光纖 相連的第二波分復(fù)用器、與第二波分復(fù)用器相連產(chǎn)生與傳送傳感信號(hào)的第二傳感光纖及連 接第一波分復(fù)用器與第二波分復(fù)用器產(chǎn)生與傳送傳感信號(hào)的第一傳感光纖。
[0005]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分布式光纖傳感系統(tǒng)還包括將所述第二波分復(fù)用器與 所述拉曼信號(hào)處理控制裝置連接起來(lái)的拉曼信號(hào)傳輸光纖。
[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分布式光纖傳感系統(tǒng)還包括與第一拉曼信號(hào)衰減器和 第二波分復(fù)用器通過(guò)光纖相連并將通過(guò)所述第一拉曼信號(hào)衰減器的光按功率分光的第二 泵浦光分路器、與第二泵浦光分路器通過(guò)光纖相連并防止受激拉曼散射信號(hào)出現(xiàn)的第二拉 曼信號(hào)衰減器、與第二拉曼信號(hào)衰減器通過(guò)光纖相連的第三波分復(fù)用器及與第三波分復(fù)用 器相連產(chǎn)生與傳送傳感信號(hào)的第三傳感光纖，所述第三波分復(fù)用器與所述第二波分復(fù)用器 通過(guò)第二傳感光纖相連。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一波分復(fù)用器與第二波分復(fù)用器為薄膜濾波片波分 復(fù)用器。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一拉曼信號(hào)衰減器為薄膜濾波片式衰減器。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一泵浦光分路器為熔融拉錐型或者平面光波導(dǎo)型光 纖分束器。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述從第一泵浦光分路器出來(lái)的光經(jīng)第一波分復(fù)用器傳輸至第二波分復(fù)用器所經(jīng)過(guò)路徑的長(zhǎng)度與從第一泵浦光分路器出來(lái)的光經(jīng)第一拉曼信號(hào)衰 減器傳輸至第二波分復(fù)用器所經(jīng)過(guò)路徑的長(zhǎng)度不同。
[0011]上述分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源產(chǎn)生的脈沖泵浦光通過(guò)第一泵浦 光分路器將脈沖泵浦光分路以降低功率，并將其中一路脈沖泵浦光通過(guò)第一拉曼信號(hào)衰減 器來(lái)防止受激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)，從而達(dá)到長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪康摹?br> 【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為一個(gè)分布式光纖傳感系統(tǒng)意圖；
[0013]圖2為另一個(gè)實(shí)施例的分布式光纖傳感系統(tǒng)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]請(qǐng)參考圖1，一個(gè)實(shí)施方式提供了一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，該分布式光纖傳感系 統(tǒng)包括產(chǎn)生拉曼脈沖泵浦光的拉曼脈沖泵浦光源110、與拉曼脈沖泵浦光源110通過(guò)光纖 相連并將其產(chǎn)生的拉曼脈沖泵浦光按功率分光的第一泵浦光分路器120、與第一泵浦光分 路器120通過(guò)光纖相連的第一波分復(fù)用器130、與第一波分復(fù)用器130和拉曼脈沖泵浦光源 110相連并對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分析處理的拉曼信號(hào)處理控制裝置140、與第一泵浦光分路器120 通過(guò)光纖相連并防止受激拉曼散射信號(hào)出現(xiàn)的第一拉曼信號(hào)衰減器150、與第一拉曼信號(hào) 衰減器150通過(guò)光纖相連的第二波分復(fù)用器160、與第二波分復(fù)用器160相連產(chǎn)生與傳送傳 感信號(hào)的第二傳感光纖170及連接第一波分復(fù)用器130與第二波分復(fù)用器160產(chǎn)生與傳送 傳感信號(hào)的第一傳感光纖180。
[0015]該分布式光纖傳感系統(tǒng)還包括將第二波分復(fù)用器160與拉曼信號(hào)處理控制裝置 140連接起來(lái)的拉曼信號(hào)傳輸光纖190。這樣，使用時(shí)可以將從第二波分復(fù)用器160分離出 來(lái)的拉曼信號(hào)直接傳輸至拉曼信號(hào)處理控制裝置140，而不經(jīng)過(guò)第一波分復(fù)用器130，以減 少干擾，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量。
[0016]該分布式光纖傳感系統(tǒng)的第一波分復(fù)用器130與第二波分復(fù)用器160為薄膜濾波 片波分復(fù)用器。第一拉曼信號(hào)衰減器150為薄膜濾波片式衰減器。該濾波片的透過(guò)波長(zhǎng)為 脈沖泵浦光的波長(zhǎng)，僅僅讓脈沖泵浦光透過(guò)，拉曼信號(hào)不能透過(guò)，被大幅度衰減。或者該濾 波器的反射波長(zhǎng)為脈沖泵浦光的波長(zhǎng)，脈沖泵浦光被反射進(jìn)入下一級(jí)光纖傳輸，而拉曼信 號(hào)透過(guò)濾波片，被大幅度衰減。
[0017]該分布式光纖傳感系統(tǒng)的第一泵浦光分路器120可以為熔融拉錐型或者平面光 波導(dǎo)型光纖分束器。
[0018]另外，從第一泵浦光分路器120出來(lái)的光經(jīng)第一波分復(fù)用器130傳輸至第二波分 復(fù)用器160所經(jīng)過(guò)路徑的長(zhǎng)度與從第一泵浦光分路器120出來(lái)的光經(jīng)第一拉曼信號(hào)衰減器 150傳輸至第二波分復(fù)用器160所經(jīng)過(guò)路徑的長(zhǎng)度不同。這樣，可以避免兩路光信號(hào)同時(shí)到 達(dá)第二波分復(fù)用器160，在空間上將其互相錯(cuò)開(kāi)，避免互相的影響，從而提高傳輸質(zhì)量。
[0019]第一波分復(fù)用器130與第二波分復(fù)用器160之間相連的光纖為第一傳感光纖180。 經(jīng)過(guò)泵浦光分路器120的其中一路拉曼脈沖泵浦光通過(guò)第一波分復(fù)用器130注入第一傳感 光纖180，第一傳感光纖180產(chǎn)生的后向拉曼散射光由第一波分復(fù)用器130分離后回傳到拉 曼信號(hào)處理控制裝置140進(jìn)行分析處理。[0020]下面介紹一下該分布式光纖傳感系統(tǒng)工作過(guò)程。首先，拉曼脈沖泵浦光源110產(chǎn) 生脈沖泵浦光；脈沖泵浦光通過(guò)光纖傳輸至第一泵浦光分路器120，該第一泵浦光分路器 120將拉曼脈沖泵浦光源110產(chǎn)生的拉曼脈沖泵浦光按功率以2比8進(jìn)行分光(分光比例 也可以是其它合適的比例)，其中功率為2的一路拉曼脈沖泵浦光傳送至第一波分復(fù)用器 130，功率為8的一路拉曼脈沖泵浦光傳送至第一拉曼信號(hào)衰減器150 ;然后，第一拉曼信號(hào) 衰減器150將通過(guò)其的拉曼脈沖泵浦光通過(guò)光纖傳輸至第二波分復(fù)用器160，通過(guò)第二波 分復(fù)用器注入第二傳感光纖170，第一拉曼信號(hào)衰減器150將光纖產(chǎn)生的拉曼信號(hào)衰減防 止受激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)來(lái)保證脈沖泵浦光不至于大量轉(zhuǎn)換成拉曼信號(hào)而大幅度衰減， 保證脈沖泵浦光的傳輸功率；同時(shí)，經(jīng)過(guò)第一波分復(fù)用器130的脈沖泵浦光注入到第一傳 感光纖180，第一傳感光纖180產(chǎn)生的后向拉曼散射光由第一波分復(fù)用器130分離后回傳到 拉曼信號(hào)處理控制裝置140 ;第二傳感光纖170產(chǎn)生的后向拉曼散射光通過(guò)第二波分復(fù)用 器160進(jìn)行回傳；回傳的光信號(hào)可以直接通過(guò)拉曼信號(hào)傳輸光纖190傳回至拉曼信號(hào)處理 控制裝置140，或者經(jīng)過(guò)第一傳感光纖180和第一波分復(fù)用器130后傳回至拉曼信號(hào)處理控 制裝置140 ;拉曼信號(hào)處理控制裝置140對(duì)傳回的后向拉曼散射光進(jìn)行分析處理可以得到 需要的數(shù)據(jù)。
[0021]該分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源110產(chǎn)生的脈沖泵浦光通過(guò)第一泵 浦光分路器120將脈沖泵浦光分路以降低功率，并將其中一路脈沖泵浦光通過(guò)第一拉曼信 號(hào)衰減器150來(lái)防止受激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)，以增加傳輸距離。因此該分布式光纖傳感 系統(tǒng)具有傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]另外，由于該分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源110產(chǎn)生的脈沖泵浦光傳 送一段距離再注入后段傳感光纖(此處為第二傳感光纖170)，避免了后段傳感光纖所需的 脈沖泵浦光和前段傳感光纖(此處為第一傳感光纖180)的信號(hào)光在同一根光纖中傳輸，降 低了前段傳感光纖的脈沖泵浦光功率，減弱了前段傳感光纖的受激拉曼散射效應(yīng)。另外，通 過(guò)增強(qiáng)后段傳感光纖傳輸?shù)拿}沖泵浦光功率與前段傳感光纖傳輸?shù)拿}沖泵浦光功率的比， 后段傳感光纖的光信號(hào)得以增強(qiáng)，彌補(bǔ)了后段傳感光纖距離太長(zhǎng)導(dǎo)致的信號(hào)衰減，增大了 后段傳感光纖的信噪比，有效抑制了傳感光纖距離越遠(yuǎn)，傳感信號(hào)越弱的問(wèn)題。
[0023]請(qǐng)參考圖2，在另一個(gè)實(shí)施例中，該分布式光纖傳感系統(tǒng)還包括與第一拉曼信號(hào)衰 減器150和第二波分復(fù)用器160通過(guò)光纖相連并將通過(guò)第一拉曼信號(hào)衰減器150的光按功 率分光的第二泵浦光分路器220、與第二泵浦光分路器220通過(guò)光纖相連并防止受激拉曼 散射信號(hào)出現(xiàn)的第二拉曼信號(hào)衰減器250、與第二拉曼信號(hào)衰減器250通過(guò)光纖相連的第 三波分復(fù)用器260及與第三波分復(fù)用器260相連產(chǎn)生與傳送傳感信號(hào)的第三傳感光纖270。 另外，第三波分復(fù)用器260與第二波分復(fù)用器160通過(guò)第二傳感光纖170相連
[0024]在該實(shí)施例中，該分布式光纖傳感系統(tǒng)通過(guò)增加一個(gè)拉曼信號(hào)衰減器(第二拉曼 信號(hào)衰減器250)和一個(gè)波分復(fù)用器(第三波分復(fù)用器260)來(lái)進(jìn)一步增加傳輸距離。在其 它實(shí)施例中，本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員可以根據(jù)實(shí)際需要按照這種方式繼續(xù)增加拉曼信號(hào)衰減器 和波分復(fù)用器的數(shù)量來(lái)進(jìn)一步增加傳輸距離。例如在上述分布式光纖傳感系統(tǒng)的基礎(chǔ)上適 當(dāng)增加拉曼信號(hào)衰減器、泵浦光分路器、波分復(fù)用器、傳感光纖等裝置，以進(jìn)一步級(jí)聯(lián)，構(gòu)成 多級(jí)傳感系統(tǒng)，以更好的增加傳輸距離，此處不再贅述。
[0025]該分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源產(chǎn)生的脈沖泵浦光通過(guò)泵浦光分路器將脈沖泵浦光分路以降低功率，并將其中一路脈沖泵浦光通過(guò)拉曼信號(hào)衰減器來(lái)防止受 激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)，以增加傳輸距離。因此該分布式光纖傳感系統(tǒng)具有傳輸距離遠(yuǎn)的 優(yōu)點(diǎn)。
[0026]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括產(chǎn)生拉曼脈沖泵浦光的拉曼脈沖泵浦 光源、與拉曼脈沖泵浦光源通過(guò)光纖相連并將拉曼脈沖泵浦光按功率分光的第一泵浦光分 路器、與第一泵浦光分路器通過(guò)光纖相連的第一波分復(fù)用器、與第一波分復(fù)用器和拉曼脈 沖泵浦光源相連并對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分析處理的拉曼信號(hào)處理控制裝置、與第一泵浦光分路器 通過(guò)光纖相連并防止受激拉曼散射信號(hào)出現(xiàn)的第一拉曼信號(hào)衰減器、與第一拉曼信號(hào)衰減 器通過(guò)光纖相連的第二波分復(fù)用器、與第二波分復(fù)用器相連產(chǎn)生與傳送傳感信號(hào)的第二傳 感光纖及連接第一波分復(fù)用器與第二波分復(fù)用器產(chǎn)生與傳送傳感信號(hào)的第一傳感光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式光纖傳感系 統(tǒng)還包括將所述第二波分復(fù)用器與所述拉曼信號(hào)處理控制裝置連接起來(lái)的拉曼信號(hào)傳輸 光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式光纖傳感系 統(tǒng)還包括與第一拉曼信號(hào)衰減器和第二波分復(fù)用器通過(guò)光纖相連并將通過(guò)所述第一拉曼 信號(hào)衰減器的光按功率分光的第二泵浦光分路器、與第二泵浦光分路器通過(guò)光纖相連并防 止受激拉曼散射信號(hào)出現(xiàn)的第二拉曼信號(hào)衰減器、與第二拉曼信號(hào)衰減器通過(guò)光纖相連的 第三波分復(fù)用器及與第三波分復(fù)用器相連產(chǎn)生與傳送傳感信號(hào)的第三傳感光纖，所述第三 波分復(fù)用器與所述第二波分復(fù)用器通過(guò)第二傳感光纖相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一波分復(fù)用器與第二波分復(fù)用器為薄膜濾波片波分復(fù)用器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述第一拉曼信號(hào)衰 減器為薄膜濾波片式衰減器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一泵浦光分路器為熔融拉錐型或者平面光波導(dǎo)型光纖分束器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的分布式光纖傳感系統(tǒng),其特征在于,從第 一泵浦光分路器出來(lái)的光經(jīng)第一波分復(fù)用器傳輸至第二波分復(fù)用器所經(jīng)過(guò)路徑的長(zhǎng)度與 從第一泵浦光分路器出來(lái)的光經(jīng)第一拉曼信號(hào)衰減器傳輸至第二波分復(fù)用器所經(jīng)過(guò)路徑 的長(zhǎng)度不同。
【文檔編號(hào)】G01D5/36GK103575314SQ201210261783
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】陳志標(biāo) 申請(qǐng)人:蘇州光格設(shè)備有限公司