[發(fā)明專利]分布反饋式光纖激光器傳感系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210298593.5
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN102829810A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐團(tuán)偉;任梅珍;李芳;劉育梁
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分布反饋式光纖激光器傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)

分布反饋式(distributed?feedback，簡稱DFB)光纖激光器具有窄線寬、低噪聲、尺寸小、與光纖兼容等優(yōu)點，已廣泛的用于光學(xué)測量、光纖通信和光纖傳感等領(lǐng)域。

DFB光纖激光器在傳感應(yīng)用中，經(jīng)常使用半導(dǎo)體激光器經(jīng)波分復(fù)用器(WDM)，通過一段長的傳輸光纖，依次泵浦多個具有不同波長的有源相移光柵，形成DFB光纖激光器陣列。其中每個DFB光纖激光器面臨多個不同類型的反射，如具有確定相位的WDM回波反射、具有平均統(tǒng)計特性的傳輸光纖背向瑞利散射和具有分布式相位的相移光柵旁瓣反射等。當(dāng)無/弱反射時，DFB光纖激光器保持其單頻的特性，而當(dāng)強(qiáng)反射時，DFB光纖激光器將存在雙頻或多頻的可能，不同頻率之間存在跳變，破壞了DFB光纖激光器的輸出穩(wěn)定性。強(qiáng)反射時若將DFB光纖激光器用于傳感單元，將會得到很多“偽信號”，對目標(biāo)形成誤判，使傳感器失靈。

為了降低旁瓣反射和瑞利散射噪聲，澳大利亞的Tikhomirov，Alexei和Foster，Scott提出對光柵進(jìn)行復(fù)合的相位和幅度切趾的方法將旁瓣反射降低了25-30dB；新加坡的Z.H.Chen等人采用在泵浦端引入彎曲損耗的方式來抑制瑞利散射對DFB光纖激光傳感器的影響，將傳感距離增加到2.1km；中科院半導(dǎo)體所的Y.F.Wu等人分析了器件反射、瑞利散射和相干瑞利散射對DFB光纖激光器的影響，提出通過添加隔離器來消除尾纖的相干瑞利散射的影響。這些方法都是降低了外界光反射對單個光纖激光器的影響，而對分布反饋光纖激光器陣列來講作用并不是很大。

在實際應(yīng)用中，尤其是長距離光纖傳感系統(tǒng)中，單獨采用上述方法其中之一已不能滿足應(yīng)用要求，需要合理設(shè)計光路結(jié)構(gòu)，融合各種方法來降低旁瓣反射和瑞利散射的影響，達(dá)到增強(qiáng)系統(tǒng)探測能力、降低成本的目的。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為解決上述的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種分布反饋式光纖激光器傳感系統(tǒng)，以降低旁瓣反射和瑞利散射對光纖激光傳感器的影響。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種分布反饋式光纖激光器傳感系統(tǒng)，包括：泵浦激光源，用于產(chǎn)生泵浦激光；總波分復(fù)用器，其第一波長端連接至泵浦激光源，用于將泵浦激光源產(chǎn)生的泵浦激光傳輸至光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，并將光纖傳感網(wǎng)絡(luò)受激產(chǎn)生的信號激光傳輸至解調(diào)系統(tǒng)；光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，其前端連接至總波分復(fù)用器的公共端，包括多級的傳感單元，對于該多級的傳感單元中的至少一級傳感單元，包括：前端波分復(fù)用器、光纖激光器、光單向隔離器和后端波分復(fù)用器，其中：前端波分復(fù)用器、光纖激光器和后端波分復(fù)用器構(gòu)成泵浦激光的傳輸通道；后端波分復(fù)用器、光隔離器和前端波分復(fù)用器構(gòu)成后續(xù)級傳感單元產(chǎn)生的信號激光的傳輸通道；解調(diào)系統(tǒng)，與總波分復(fù)用器的第二波長端相連接，用于從由多個傳感單元中光纖激光器分別產(chǎn)生的信號激光中解調(diào)出光纖傳感網(wǎng)絡(luò)中各光纖激光器的周圍環(huán)境物理量。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明分布反饋式光纖激光器傳感系統(tǒng)具有以下有益效果：

(1)通過在光纖激光器之間增加光單向隔離器，使其他光纖激光器的信號激光通過隔離器傳播，而不通過本級的光纖激光器，降低了相鄰光纖激光器之間旁瓣反射的影響；

(2)通過在光纖激光器之間增加光單向隔離器和后端波分復(fù)用器，阻止了傳輸光纖中的瑞利散射光通過激光器，降低了光路中瑞利散射的影響；

(3)該系統(tǒng)原理清晰，簡單實用，適合于高泵浦功率長距離傳感網(wǎng)路，易于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例分布反饋光纖激光傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。且在附圖中，以簡化或是方便標(biāo)示。再者，附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。