[發明專利]超短光纖中布里淵散射高精度測量系統

有效

• 申請號: 201110247336.4
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102307061A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 鄒衛文;金重九;陳建平;吳龜靈;沈建國
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B10/08
• 分類號: H04B10/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及一種超短光纖中布里淵散射高精度測量系統，具體是涉及的一種基于受激布里淵散射的探測系統。

背景技術

受激布里淵散射(Stimulated?Brillouin?Scattering)可以描述為兩束光在介質中（如石英光纖）產生的非線性作用。當兩束相向光束（泵浦光????????????????????????????????????????????????與探測光）在光纖中相遇，并且兩束光的頻率滿足布里淵頻移，就會發生能量交換。受激布里淵散射的過程如圖1，兩束光泵浦光、探測光在光纖中相向相遇，當的頻率減去的頻率滿足布里淵頻移的時候，即時，由于受激布里淵散射效應，的能量轉移到，光產生布里淵散射的增益，即₂光被放大，被衰減。

布里淵頻移由以下公式來衡量

其中是聲波在光纖中的傳播速率，是光纖折射率，是泵浦光的波長。在石英單模光纖中，布里淵頻移約為10~11GHz。

布里淵散射中的布里淵頻移與傳感光纖的溫度和應變有特定關系，通過對傳感光纖中布里淵頻移的分布式測量，即可實現布里淵分布式傳感測量。

傳統的布里淵散射探測系統的工作原理為：激光器用于產生布里淵泵浦光及探測光。通過一個電光調制器來調制布里淵泵浦光的強度，并通過另一個電光調制器產生頻率下移10~11GHz的布里淵探測光。探測光經過一個光放大器放大后，耦合入傳感光纖的一端。調制后的泵浦光由另一個光放大器放大后，經過環形器耦合入傳感光纖的另一端。同時經過放大的布里淵探測光通過環形器進入光探測器轉化成電信號，并由數據采集和處理系統進行數據采集和處理。傳統的系統需要使用至少2個光放大器和2個電光調制器，并且只能探測單一的受激布里淵增益，容易受到端面反射等噪聲干擾的影響。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種超短光纖中布里淵散射高精度測量系統，直接使用激光器發出的光作為探測光，減少了一個電光調制器和一個光放大器，降低了成本。并且使用單邊帶調制器分別對泵浦光進行頻率上移和頻率下移的單邊帶調制，同時利用了布里淵散射的增益和損耗兩個過程，從而提高了整段傳感光纖上布里淵探測信號的靈敏度，降低了系統對光纖中端面反射、瑞利散射等的影響。

本發明的技術解決方案如下：

一種超短光纖中布里淵散射高精度測量系統，其特點在于該系統的構成包括激光器,在該激光器的輸出方向接光纖耦合器的輸入端，該光纖耦合器的一個輸出端依次經第一偏振控制器、光纖隔離器、探測光纖接環形器的一端；所述的光纖耦合器的另一個輸出端依次經第二偏振控制器接單邊帶調制器的一個輸入端，該單邊帶調制器的輸出端經光纖放大器接所述的環形器的另一輸入端，該環形器的輸出端經光電探測器接鎖相放大器的第一輸入端，該鎖相放大器的輸出端接數據采集處理系統，一個方波信號發生器分別與所述的單邊帶調制器的第二輸入端和所述的鎖相放大器的第二輸入端相連。

優選的，所述的光纖放大器是兩級放大的摻鉺光纖放大器（EDFA），第一級放大器是小信號放大器，將調制后較低功率的泵浦光放大到合適水平，然后通過寬帶光濾波器過濾EDFA的自發輻射噪聲。第二級放大器是大信號放大器，將第一級放大的泵浦光進一步放大到探測短光纖布利淵散射所需的光功率。采用兩級EDFA放大能顯著放大泵浦光中被調制的上邊頻光或下邊頻光的功率，減少放大中產生的噪聲源，因此可以提高泵浦光的有效功率，進一步提高了探測靈敏度和精度。

優選的，所述的激光器為保偏光纖輸出激光器，所述的光纖耦合器為保偏光纖耦合器，所述的光纖隔離器為保偏光纖隔離器，所述的環形器為保偏環形器，實現對超短保偏光纖中的布里淵散射的高精度測量，且不受外界擾動對光纖偏振的干擾和影響。

優選的，所述的激光器為1550nm的半導體激光器。

所述的的單邊帶調制器為雙Mach—Zehnder型單邊帶調制器，通過所述的方波信號發生器，使泵浦光進行上下邊頻周期交替變換，使得探測光前半個周期處于布里淵增益過程，后半個周期處于布里淵損耗過程。