[發明專利]光纖混沌激光器用于光纖傳感的裝置及其方法

無效

• 申請號: 201110395374.4
• 申請日: 2011-12-03
• 公開（公告）號: CN102506917A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 楊玲珍;馮亞強;朱林彥
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種混沌光纖傳感裝置及其方法，尤其是一種利用光纖激光器產生的波長掃頻的混沌激光用于光纖傳感裝置及其方法，可用于溫度和壓力傳感測量、網絡監測等領域。

背景技術

光纖傳感是采用光纖或光纖光柵作為傳感器件，光纖傳感器在溫度、壓力、環境污染等領域有著廣泛應用（EP?2?136?227?A1，US2011/0190640，US7684656?B2）。與傳統電傳感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、靈敏度、高重量輕、體積小及外形可變等明顯的技術優勢，光纖傳感器便于復用、組網同一根傳輸光纖上的多個傳感單元只通過一個通道實現對其測試信號的采集（US?2011/0051123?A1）。采用光纖為傳感器件，通常利用光纖的瑞利散射和布里淵散射效應實現（CN101629852A，US?2011/0128990?A1）。在應用過程中需要將光源進行調制或采用脈沖激光光源，增加了系統的復雜度和成本。

以光纖光柵作為傳感器件的光纖傳感器，基于光纖光柵的傳感主要依據光纖光柵的布喇格反射波長對外界物質折射率的敏感特性制成（US?2011/0102766?A1）。特別是用于一些重要物理參數如應變、溫度、壓力等的點式或分布式測量。根據應變、溫度、壓力等外界環境的變化將引起光纖有效折射率或光柵周期等參數的變化，從而導致光纖布拉格光柵的諧振波長發生變化，因此通過測量光柵諧振波長的變化就可獲得周圍環境參量的變化。采用寬帶的光源，利用光纖光柵的反射譜和透射譜的變化及信號處理實現光纖傳感，通常在固定的位置放置不同波長反射或透射率的光纖光柵，實現光纖傳感（CN?101813529?A，CN?101216325A），增加了系統的光纖光柵制作的成本和復雜程度。

本發明基于現有的一種光纖激光器混沌激光測距方法及裝置（CN100362366C），提出將波長掃頻的混沌激光與光纖光柵相結合實現混沌激光用于光纖傳感的裝置和方法。

以摻鉺光纖為增益介質的波長掃頻光纖混沌激光器，利用光纖的非線性效應在光纖激光器中可產生GHz帶寬的混沌振蕩，結合摻鉺光纖激光器的波長掃頻范圍寬的特性，實現寬帶混沌激光輸出。利用混沌光的相關信號具有delta函數的特征，確定光纖光柵的具體位置。利用多個相同的光纖光柵作為傳感器件，通過波長的掃頻與傳感光纖光柵的波長相匹配，得到光纖傳感信息。這樣在光纖傳感系統中采用多個相同的光纖光柵，對光纖光柵的制作成本和費用將大大降低，可簡單通過增加光纖光柵的個數，實現分布式光纖傳感。避免了由于不同的多個光纖光柵需采用的寬帶光源。采用這種傳感器將大大降低光纖光柵傳感器的成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題是實現光纖混沌激光波長的掃頻和混沌信號的相關法相結合實現光纖傳感，通過對光纖混沌激光器波長掃頻實現光纖光柵傳感信息的提取，實現傳感信息的測量，通過混沌信號的相關法確定傳感器的位置。并提供一種光纖混沌激光器用于光纖傳感的裝置及其方法。

為了實現上述目的，本發明所采取的措施是一種光纖混沌激光器用于光纖傳感的裝置及其方法的技術方案，本發明所述的一種光纖混沌激光器用于光纖傳感的裝置，包括有光纖混沌激光器、數據處理系統和光纖傳感系統；其中：

所述的光纖混沌激光器中設置有波長掃頻濾波器發出的混沌光進入光纖耦合器后，一路經光電探測器進入數據處理系統；一路經光環形器進入光纖傳感系統并反射回光環形器進入光電探測器和數據處理系統。

在上述的技術方案中，所述的光纖混沌激光器是波長掃頻的光纖環形腔激光器、線性腔激光器和八字型光纖激光器中的一種；所述的波長掃頻濾波器是實現波長掃頻的光纖光柵濾波器和F-P濾波器中的一種；所述的光纖傳感系統中設置有至少兩個以上的、相同的光纖光柵；所述的光纖傳感系統中設置的相同的光纖光柵是與光纖混沌激光器中設置的波長掃頻濾波器波長相對應的光纖光柵。

本發明一種光纖混沌激光器用于光纖傳感的裝置的方法，該方法是光纖混沌激光器中設置有波長掃頻濾波器發出的混沌光進入光纖耦合器后，一路經光電探測器進入數據處理系統；一路經光環形器進入光纖傳感系統并反射回光環形器進入光電探測器和數據處理系統，后兩路數據信號通過相關法和光纖光柵傳感器件相結合進行溫度和壓力測量以及網絡監測。