[發明專利]一種分布式光纖震動傳感偏振控制系統

有效

• 申請號: 201310322811.9
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103398771A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王延;穆立波;劉斌祿;姚劍;段漢卿;李新欣
• 申請（專利權）人: 國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

技術領域

本發明屬于傳感領域，涉及一種分布式光纖震動傳感偏振控制系統，具體為一種基于敏感通道選擇及控制的偏振控制系統。

背景技術

現代安全防衛系統中及時發現和定位入侵行為具有重要的現實意義。傳統的安全防衛系統主要有攝像機視頻識別、紅外線傳感、地磁傳感等。這些檢測方法受設備供電限制、監測距離較短、抗電磁干擾能力弱、維護成本高。分布式光纖震動傳感系統能測量整個光纖長度上隨時間變化的震動信息，具有檢測距離遠、抗電磁干擾能力強、安裝后易維護等優點,已成為防衛系統領域最具有應用前景的技術之一。

由于光纖溫度變化，幾何彎曲等因素影響，會造成光纖傳輸過程中偏振態發生變化。基于雙M-Z干涉技術的分布式光纖傳感系統由于偏振態的隨機變化會發生偏振衰落現象，偏振衰落不僅會導致輸出信噪比下降，更重要的是會導致系統定位精度下降。因此在分布式光纖傳感系統中，需要加入偏振處理器來控制輸入信號偏振狀態，避免信號偏振衰落，提高系統定位精度。

發明內容

本發明的目的是解決現有基于雙M-Z干涉技術的分布式光纖傳感系統的偏振衰落問題，提供一種基于敏感通道選擇及控制的偏振控制系統。利用基于敏感通道選擇及控制的偏振控制方法控制輸入傳感系統光波的偏振狀態，保持通道之間信號相關系數在閾值之上，從而保持傳感系統定位精度滿足設計指標。

本發明的技術解決方案如下：

一種分布式光纖震動傳感偏振控制系統，包括窄線寬激光器1、光放大器2、光分路器3、第一偏振處理器4、第二偏振處理器5、第一耦合器6，第二耦合器7、第一光電探測器8、第二光電探測器9和偏振控制單元10；所述的窄線寬激光器1發出的窄線寬激光經過光放大器2放大后進入光分路器3；光分路器3將輸入的窄線寬激光分為兩路，分別作為M-Z干涉儀光源，其中一路窄線寬激光輸出至第一偏振處理器4，另一路窄線寬激光輸出至第二偏振處理器5；

第一偏振處理器4在偏振控制單元10輸出的電壓信號的控制下對輸入的窄線寬激光進行偏振態處理，之后輸出至第一耦合器6；第一耦合器6將第一偏振處理器4輸出的光信號進行耦合處理形成兩路傳感光信號，之后輸出至第二耦合器7；第二耦合器7將輸入的兩路傳感光信號進行耦合處理形成一路干涉光信號并輸出至第二光電探測器9；第二光電探測器9對輸入的一路干涉光信號進行光電轉換處理，形成兩路電信號，一路電信號輸出至偏振控制單元10，另一路電信號對外輸出；

第二偏振處理器5在偏振控制單元10輸出的電壓信號的控制下對輸入的窄線寬激光進行偏振態處理，之后輸出至第二耦合器7；第二耦合器7將第二偏振處理器5輸出的光信號進行耦合處理形成兩路傳感光信號，之后輸出至第一耦合器6；第一耦合器6將輸入的兩路傳感光信號進行耦合處理形成一路干涉光信號，一路干涉光信號輸出至第一光電探測器8；第一光電探測器8對輸入的一路干涉光信號進行光電轉換處理，形成兩路電信號，一路電信號輸出至偏振控制單元10，另一路電信號對外輸出。

其中，所述的偏振控制單元10包括信號選取模塊11、通道選取模塊12、閾值設定模塊13、控制信號初始化模塊14和偏振控制模塊15；所述的第一光電探測器8和第二光電探測器9各將一路電信號輸出至信號選取模塊11，信號選取模塊11將其中的一路電信號選取為參考信號，將其中的另一路電信號選取為相關信號，之后并將參考信號和相關信號輸入至通道選取模塊12；通道選取模塊12進行參考信號和相關信號的偏振敏感通道選取，并將選取結果輸入至閾值設定模塊13；閾值設定模塊13根據偏振敏感通道選取結果選取閾值，并將選取的閾值輸出至控制信號初始化模塊14，控制信號初始化模塊14根據輸入的閾值設定參考信號和相關信號的偏振態初始電壓，并輸出至偏振控制模塊15；偏振控制模塊15將在輸入的參考信號和相關信號的偏振態初始電壓滿足可見度和相關度要求后，輸出電壓信號至第一偏振處理器4和第二偏振處理器5。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果是：

本發明提出了一種用于分布式光纖擾動定位系統的偏振控制系統。本發明提出的分布式光纖擾動定位系統的偏振態控制系統無需相位調節元件，使得光纖傳感的無源特性得以體現，推動系統長距離實用化應用。同時，目前分布式傳感系統中采用的基于各種優化算法的偏振控制方法，存在收斂時間不確定，收斂速度慢，局部收斂等缺點。本發明提出的基于敏感通道選擇及控制偏振態控制系統，簡化了偏振控制流程，可快速實現偏振穩定，解決系統偏振衰落問題。

附圖說明

圖1是根據本發明的偏振態控制系統組成框圖；

圖2是根據本發明的偏振控制單元組成框圖；