[發明專利]基于泵浦脈沖掃頻的動態布里淵光時域分析系統

有效

• 申請號: 201710976581.6
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107764297B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 朱濤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 劉佳

1.一種基于泵浦脈沖掃頻的動態布里淵光時域分析系統，其特征在于，包括激光器、耦合器、第一電光調制器、第二電光調制器、微波源、任意波形發生器、第一濾波器、環形器和傳感光纖，所述激光器的輸出端與所述耦合器的輸入端連接，所述耦合器的第一輸出端連接所述第一電光調制器的第一輸入端，所述第一電光調制器的第二輸入端連接所述微波源，輸出端通過所述第一濾波器與所述傳感光纖的第一端連接；所述耦合器的第二輸出端連接所述第二電光調制器的第一輸入端，所述第二電光調制器的第二輸入端連接任意波形發生器，輸出端連接所述環形器的第一端，所述環形器的第二端連接所述傳感光纖的第二端，所述環形器的第三端與分析處理裝置連接；

所述激光器通過所述耦合器將其輸出的激光信號分成兩路，其中一路激光信號傳輸至所述第一電光調制器，所述第一電光調制器根據所述微波源提供的固定頻率的微波信號，將該路激光信號調制成探測光，所述第一濾波器濾除所述探測光的高頻部分并將濾波后的探測光傳輸給所述傳感光纖的第一端；另一路激光信號傳輸至所述第二電光調制器，所述第二電光調制器根據所述任意波形發生器的輸出波形，對該路激光信號同時進行頻率調制和脈沖調制，形成泵浦脈沖，并通過所述環形器將所述泵浦脈沖傳輸給所述傳感光纖的第二端；

所述傳感光纖根據所述泵浦脈沖以及所述濾波后的探測光，基于受激布里淵散射對外界環境進行感測并通過所述環形器將感測信號傳輸給所述分析處理裝置，由所述分析處理裝置對所述感測信號進行掃頻，以動態分析所述傳感光纖感測到的時域信息；所述任意波形發生器的輸出波形包括長脈沖和短脈沖，且其波形根據所述長脈沖和短脈沖的預設脈沖寬度、相鄰脈沖之間的預設時間間隔以及掃描的起始頻率、頻率掃描步長來決定，掃描的起始頻率大于兩倍的所述傳感光纖的布里淵增益譜帶寬。

2.根據權利要求1所述的基于泵浦脈沖掃頻的動態布里淵光時域分析系統，其特征在于，所述相鄰脈沖之間的預設時間間隔由所述傳感光纖的長度決定，其大于2倍所述泵浦脈沖在所述傳感光纖中的傳輸時間。

3.根據權利要求1所述的基于泵浦脈沖掃頻的動態布里淵光時域分析系統，其特征在于，所述任意波形發生器的輸出波形V_AWG表示為：

其中f_i＝f₀+(i-1)f_step，V₀表示所述輸出波形的初始幅值，rect()表示矩形函數，t表示所述輸出波形的對應時間，τ₁表示所述輸出波形中長脈沖的脈沖寬度，τ₂表示所述輸出波形中短脈沖的脈沖寬度，T_in表示所述輸出波形中兩個相鄰脈沖之間的預設時間間隔，f₀表示所述掃描的起始頻率，f_step表示頻率掃描步長。

4.根據權利要求1所述的基于泵浦脈沖掃頻的動態布里淵光時域分析系統，其特征在于，所述第一電光調制器根據所述微波源提供的微波信號，將該路激光信號調制成雙邊帶信號，所述第一濾波器濾除所述雙邊帶信號的上邊帶保留下邊帶并將濾波后的雙邊帶信號傳輸給所述傳感光纖的第一端，且該路微波信號的頻率在此過程中保持不變。

5.根據權利要求1所述的基于泵浦脈沖掃頻的動態布里淵光時域分析系統，其特征在于，還包括第一偏振控制器和第二偏振控制器，所述第一偏振控制器設置在所述第一電光調制器與所述傳感光纖的第一端之間，所述第二偏振控制器設置在所述第二電光調制器與所述傳感光纖的第二端之間；所述第一偏振控制器和第二偏振控制器都用于對輸入至所述傳感光纖的信號的偏振狀態進行調整，以使該信號能夠輸入到所述傳感光纖的慢軸。

6.根據權利要求1或5所述的基于泵浦脈沖掃頻的動態布里淵光時域分析系統，其特征在于，還包括第一光放大器和第二光放大器，所述第一光放大器設置在所述第一電光調制器與所述傳感光纖的第一端之間，所述第二光放大器設置在所述第二電光調制器與所述傳感光纖的第二端之間；所述第一光放大器和第二光放大器都用于對輸入至所述傳感光纖的信號進行放大。