[發(fā)明專利]基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN101762290A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 饒云江;賈新鴻
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G02F1/39
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及光纖技術領域，具體涉及一種應用分布式拉曼放大技術提高布里淵光時域分析系統(tǒng)性能的方法。

背景技術

分布式光纖傳感器是近年來開始研究的新型傳感技術，由于它可以感知傳輸路徑上應變、溫度的空間分布和隨時間變化的信息，分布式光纖傳感器在多層建筑、橋梁、水壩、飛行器、油井等重大結構與設備的安全檢測方面有重要的應用前景。

基于布里淵散射的分布式傳感技術在溫度、應變測量上所達到測量精度、測量范圍以及空間分辨率均高于其它傳感技術，因此這種技術在目前得到廣泛關注。一般分為布里淵光時域反射計及布里淵光時域分析儀兩種。前者是利用自發(fā)布里淵散射現(xiàn)象，可進行單端測量，但探測信號較弱，探測距離受限；后者是利用受激布里淵散射現(xiàn)象，探測信號較強，傳感距離較遠。

目前已報道的布里淵光時域分析計的最遠測量距離為100km，空間分辨率＜20m，應變分辨率＜20με，溫度分辨率＜1℃。但是，傳統(tǒng)的布里淵光時域分析系統(tǒng)一般采用集中式放大技術，即布里淵泵浦波進入光纖前應用摻鉺光纖光放大器(EDFA)將脈沖功率放大到一定程度，具有下述問題：

1、由于布里淵泵浦波功率僅在光纖前端較強，而在光纖后端，受光纖損耗及布里淵探測光的消耗，強度急劇下降，嚴重影響光纖后端的測量分辨率；

2、為避免調制不穩(wěn)定性引起的頻譜擴展，布里淵泵浦波的峰值功率不能過高，從而使傳感距離進一步受到限制。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的問題是：如何提供一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)，以提高布里淵光時域分析系統(tǒng)在整段傳感光纖上的溫度/應變分辨率，延伸傳感距離。

本發(fā)明所提出的技術問題是這樣解決的：提供一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)，其特征在于：

①器件包括激光器1、耦合器3、第一電光調制器6、第二電光調制器17、擾偏器8、第一摻餌光纖放大器9、第二摻餌光纖放大器18、光環(huán)形器12、可調諧濾波器11、探測器10、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7和拉曼放大系統(tǒng)；

②所述激光器1通過第一隔離器2連接耦合器3，所述耦合器3將激光器1產生的光束分為兩束，第一束通過偏振控制器4、第一電光調制器6、擾偏器8和第一摻餌光纖放大器9進入光環(huán)形器12，所述光環(huán)形器12分別連接可調諧濾波器11和拉曼放大系統(tǒng)，可調諧濾波器11通過探測器10連接數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7，第一電光調制器6與所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通過波形發(fā)生器5連接；第二束通過第二偏振控制器16、第二電光調制器17、第二摻餌光纖放大器18和第二隔離器19進入拉曼放大系統(tǒng)，所述第二電光調制器17通過微波發(fā)生器13連接所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7；

③所述拉曼放大系統(tǒng)包括14XX/15XX?WDM和14XX拉曼泵浦源，所述14XX/15XXWDM用來將布里淵探測光、布里淵泵浦光及所述14XX拉曼泵浦源耦合進傳感光纖，所述14XX拉曼泵浦源用來產生分布式拉曼放大。

按照本發(fā)明所提供的一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器1用于產生布里淵泵浦光及探測光，其光源線寬＜1MHz，功率大于10dBm。

按照本發(fā)明所提供的一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)，其特征在于，第一電光調制器6用來調制布里淵泵浦光，帶寬為2.5GHz；第二電光調制器17用來產生頻移10-11GHz的布里淵探測光，帶寬為10GHz。

按照本發(fā)明所提供的一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)，其特征在于，所述擾偏器8用來抑制布里淵增益的偏振相關性，提高測量分辨率，擾偏速率＞1KHz，輸出偏振度＜5％。

按照本發(fā)明所提供的一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)，其特征在于，第一摻鉺光纖放大器9用來放大布里淵泵浦光，第二摻鉺光纖放大器18用來放大布里淵探測光。

按照本發(fā)明所提供的一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)，其特征在于，所述光環(huán)形器12用來將布里淵泵浦光耦合進傳感光纖，同時將經(jīng)放大的布里淵探測光耦合進所述可調諧濾波器。

按照本發(fā)明所提供的一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7包括數(shù)據(jù)采集卡及信號處理系統(tǒng)，用來完成數(shù)據(jù)采集、處理及對所述波形發(fā)生器、微波發(fā)生器的控制；所述波形發(fā)生器5用來產生方波信號以驅動第一電光調制器6，所述微波發(fā)生器用來產生10-11GHz微波信號以驅動第二電光調制器17。

一種基于分布式拉曼放大的布里淵光時域分析系統(tǒng)的溫度/應變傳感方法，包括以下步驟：