[發明專利]一種基于寬帶弱反鏡和隨機激光的光纖聲波傳感系統

有效

• 申請號: 201710665114.1
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107271027B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 冉曾令;李康;祝文超;饒云江;馬瑞
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

本發明公開一種基于寬帶弱反鏡和隨機激光的光纖聲波傳感系統，應用于光電傳輸領域，通過在傳感光纖上寫入寬帶弱反鏡陣列，實現對泵浦光經相干反饋產生的隨機激光，增加泵浦光的功率，隨機激光對探測光源的信號光提供分布式拉曼放大，該分布式拉曼放大可以用于補償寬帶弱反鏡陣列的插入損耗，并對反饋光進行放大，提升光信噪比，進而提升探測靈敏度，并通過控制相鄰寬帶弱反鏡之間的間距獲得高空間分辨率；由于隨機激光放大具有較低的相對強度噪聲，因此能獲得低噪聲的分布式放大。

技術領域

本發明屬于光電傳輸領域，特別涉及一種全光纖分布式聲波傳感技術。

背景技術

全光纖分布式聲波傳感技術廣泛應用于油氣勘探、地震波檢測等領域，傳統分布式聲波傳感利用瑞利散射反饋回來的信號光，對其進行解調以獲得由聲波作用帶來的信號光相位變化，從而實現對聲波的測量。現有的技術采用極弱反光纖布拉格光柵(FBG)代替瑞利散射，提高信號光的反饋強度，但該技術受限于FBG的溫漂效應，一旦FBG溫度漂移過大，與波長不對應時，寫入的FBG就會失效，因此無法工作在大范圍溫度變化的場景中，且FBG反射帶寬窄，不利于引入隨機分布放大的方法。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，提供了一種基于寬帶弱反鏡和隨機激光的光纖聲波傳感系統，通過在傳感光纖中寫入寬帶弱反鏡陣列，在檢測傳感光纖中超寬帶弱反鏡反射光的干涉相位，得到光纖上連續分布的聲波、振動等參數的信息，從而實現分布式傳感；并通過這些弱反射鏡與瑞利散射的聯合隨機反饋產生隨機激光實現傳感光信號的分布式放大。

本發明采用的技術方案是：基于寬帶弱反鏡和隨機激光的光纖聲波傳感系統，包括：傳感光纖，所述傳感光纖上寫入寬帶弱反鏡陣列；

還包括：探測光源、第一調制器、第二調制器、環形器、泵浦激光器、波分復用器、傳感光纖、探測器、解調模塊以及數據分析模塊；

所述探測光源用于發出探測激光信號，所述第一調制器用于將探測光源調制成脈沖信號，所述第二調制器用于發出射頻信號驅動第一調制器，所述泵浦激光器用于發出泵浦激光，所述環形器用于將調制后的脈沖信號單向傳輸到波分復用器；所述波分復用器用于將調制后的脈沖信號與泵浦激光耦合進傳感光纖，所述傳感光纖根據寫入的寬帶弱反鏡陣列使泵浦激光相干反饋產生隨機激光，所述隨機激光對調制后的脈沖信號提供分布式拉曼放大，得到反射光；所述反射光經波分復用器從環形器單向傳輸至探測器；所述探測器采集反射光信號，并將反射光信號轉變為電信號；通過處理將電信號轉變為數字信號輸入解調模塊中解調出相位信息；通過數據分析模塊對相位信息進行分析，得到傳感光纖的擾動情況。

進一步地，當將該傳感光纖制成光纜時，在光纜中填充聲波增敏介質，將高傳感光纖置于聲波增敏介質中。

進一步地，所述第一調制器為聲光調制器。

進一步地，所述探測激光信號、脈沖信號以及反射光波長均為1550nm。

進一步地，所述泵浦激光波長為1365nm。

進一步地，所述隨機激光波長為1455nm。

本發明的有益效果：本發明通過在傳感光纖上寫入寬帶弱反鏡陣列，通過寬帶弱反鏡陣列實現對泵浦光經相干反饋產生的隨機激光，增加泵浦光的功率，隨機激光對探測光源的信號光提供分布式拉曼放大，該分布式拉曼放大可以用于補償寬帶弱反鏡陣列的插入損耗，并對反饋光進行放大，提升光信噪比，進而提升探測靈敏度，并通過控制相鄰寬帶弱反鏡之間的間距獲得高空間分辨率；進而由于隨機激光放大具有較低的相對強度噪聲，因此能獲得低噪聲的分布式放大。

附圖說明

圖1所示為寬帶弱反鏡陣列仿真反射譜。

圖2所示為寬帶弱反鏡傳感光纖及光纖隨機激光分布式放大示意圖。

圖3所示為FODAS整體結構示意圖。