利用分布式拉曼放大和edfa技術(shù)提高遠距離botdr系統(tǒng)溫度分辨率的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種利用分布式拉曼放大和EDFA技術(shù)提高遠距離BOTDR系統(tǒng)溫度分辨率的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，基于自發(fā)布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注，它具有巨大的市場潛力，該技術(shù)在管道、電纜、橋梁、鐵路等領(lǐng)域需要進行長距離的監(jiān)測，然而，自發(fā)布里淵散射信號的功率卻非常弱，隨著傳感距離的增大，泵浦的消耗會使得布里淵散射信號的功率會更加弱，系統(tǒng)的信噪比將會變得越來越差，系統(tǒng)的溫度分辨率也會變得越來越低。因此，如何提高遠距離BOTDR系統(tǒng)的溫度分辨率成為了分布式光纖傳感技術(shù)的一個研宄熱點。
[0003]為了提高BOTDR系統(tǒng)的傳感距離和溫度分辨率，可以采用分布式拉曼放大技術(shù)，但是連續(xù)拉曼泵浦激光的峰值功率卻是有一定限制的，傳感距離不可能很遠，隨著傳感距離的增大，在傳感光纖的末端，溫度分辨率會很低。目前，采用編碼技術(shù)和系統(tǒng)平均方法都可以提高系統(tǒng)的信噪比，進而提高傳感距離，但是，編碼技術(shù)對系統(tǒng)信噪比的改善必須在一定的編碼長度范圍之內(nèi)，當(dāng)超過最佳編碼的長度以后，隨著編碼長度的增加，采用編碼技術(shù)不能再繼續(xù)提高系統(tǒng)的信噪比，溫度分辨率也不能再提高，而且對編碼信號的系統(tǒng)響應(yīng)進行解調(diào)的時候，在硬件上實現(xiàn)起來是比較復(fù)雜的；采用系統(tǒng)平均方法在提高系統(tǒng)傳感距離的同時，卻大大增加了系統(tǒng)的測量時間。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種利用分布式拉曼放大和EDFA技術(shù)提高遠距離BOTDR系統(tǒng)溫度分辨率的裝置，本裝置具有補償信號衰減，提高遠距離系統(tǒng)溫度分辨率的優(yōu)點。
[0005]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種利用分布式拉曼放大和EDFA技術(shù)提高遠距離BOTDR系統(tǒng)溫度分辨率的裝置，包括拉曼光纖激光發(fā)生裝置、探測脈沖光產(chǎn)生裝置、波分復(fù)用器、光環(huán)形器、第一光纖光柵、第二光纖光柵、第三光纖光柵、耦合器、光電探測器、第一傳感光纖、第二傳感光纖、第一耦合器、第二耦合器、第一 EDFA、電光調(diào)制器、混頻濾波器、頻譜分析儀、AD數(shù)據(jù)采集單元和顯示裝置，上述的探測光產(chǎn)生裝置后端加上光隔離器，防止反射光對光源進行干擾和損傷，然后進入光衰減器和EDFA的組合可以放大光強、精細調(diào)節(jié)光功率，最后經(jīng)過偏振控制器、聲光調(diào)制器、環(huán)形器和匹配光柵的組合可以將光信號調(diào)制成低噪聲、偏振方向一致的脈沖光，探測脈沖光產(chǎn)生裝置的輸出端連接第一光環(huán)形器的第一端口，第一光環(huán)形器的第二端口與第一聲光調(diào)制器的輸出端分別連接波分復(fù)用器，第一光環(huán)形器的第三端口通過第一光纖光柵連接第二光環(huán)形器的第一端口，第二光環(huán)形器的第二端口連接第二光纖光柵，第二光環(huán)形器的第三端口通過第三光纖光柵連接第二耦合器的一個輸入端，波分復(fù)用器連接第一耦合器并由一個輸出端分出一路光引入到電光調(diào)制器中，用IlGHz的頻率對其進行調(diào)制，用于產(chǎn)生頻移之后的本地光，并輸出到第二親合器的另一輸入端，第一親合器的另一輸出端通過第一傳感光纖連接EDFA，EDFA連接第二傳感光纖，第二耦合器的輸出端連接光電探測器后，依次經(jīng)過混頻濾波器、頻譜分析儀、AD數(shù)據(jù)采集單元后連接顯示裝置。
[0007]所述的裝置，所述的第一傳感光纖的長度不大于50km。
[0008]所述的裝置，所述的第二傳感光纖的長度不大于50km。
[0009]所述的裝置，第一光纖光柵和第三光纖光柵的中心波長與探測光產(chǎn)生裝置的波長相同，帶寬不大于0.2nm。
[0010]所述的裝置，第二光纖光柵的中心波長與探測光產(chǎn)生裝置的波長相同，帶寬為l-2nm。
[0011]所述的裝置，所述的探測脈沖光產(chǎn)生裝置包括依次連接的探測光產(chǎn)生裝置、光隔離器、光衰減器、第二 EDFA、偏振控制器和第一聲光調(diào)制器，所述的拉曼光纖激光發(fā)生裝置包括依次連接的拉曼光纖激光器和第二聲光調(diào)制器，且第一聲光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器保持同步開關(guān)狀態(tài)。
[0012]本實用新型的技術(shù)效果在于，通過采用分布式拉曼放大技術(shù)，在傳感光纖的特定位置上加入EDFA，然后再接上傳感光纖，那么從傳感光纖的首端至尾端，其中的自發(fā)布里淵散射信號的功率都能保持一定的強度，傳感光纖遠端的溫度分辨率只會隨著傳感距離的增大降低很小的一部分。同時，濾除了后向瑞利散射信號、降低了噪聲功率，削弱了其對后向布里淵散射信號提取的干擾。
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
【附圖說明】
[0014]圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為對本實用新型進行驗證的第二傳感光纖連接的具體設(shè)計方法；
[0016]圖3為本實用新型實施例中傳感光纖加熱區(qū)域附近的后向布里淵散射信號圖；
[0017]圖4為傳統(tǒng)方法和本實用新型方法沿傳感光纖的溫度分辨率對比示意圖。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1，本實用新型包括1480nm拉曼光纖激光器、1535nm探測光產(chǎn)生裝置、WDM(波分復(fù)用器)、光環(huán)形器、第一光纖光柵、第二光纖光柵、第三光纖光柵、親合器、光電探測器、光隔離器、VOA(光衰減器)、偏振控制器(PS)、聲光調(diào)制器(AOM)、電光調(diào)制器(EOM)、第一傳感光纖、第二傳感光纖、EDFA、加熱裝置、頻譜分析儀，上述的由1535nm探測光、1480nm拉曼光纖激光器及一些光學(xué)器件所產(chǎn)生的偏振方向一致、光功率足夠大的脈沖光經(jīng)過耦合器I分出一路光引入到電光調(diào)制器中，用IlGHz的頻率對其進行調(diào)制，用于產(chǎn)生頻移之后的本地光，另一路光經(jīng)過一段45km的傳感光纖、EDFA放大后，再經(jīng)加熱裝置進入另一部分傳感光纖中，光沿傳感光纖傳播時，從環(huán)形器I的2端口返回后向散射信號，3端口輸出，然后進入反射光柵中，環(huán)形器和匹配光柵的組合可以濾除EDFA所產(chǎn)生的ASE噪聲及后向瑞利散射信號，去噪后的脈沖光信號經(jīng)耦合器2將傳感光纖反射回來的后向布里淵散射光和本地頻移光進行光的相干檢測，并通過光電探測器轉(zhuǎn)變成電信號，然后與微波本振進行混頻，對該電信號進行下變頻處理，對該信號進行濾波后，最后經(jīng)由頻譜分析儀分析儀、AD數(shù)據(jù)采集，由自發(fā)布里淵反射頻移量轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度和應(yīng)力變化量，在圖形化界面上顯示輸出。探測光產(chǎn)生裝置的輸出光經(jīng)過相關(guān)光學(xué)器件的處理，轉(zhuǎn)變成偏振態(tài)一