[發明專利]避免偏振衰落的分布式光纖瑞利散射振動傳感系統和方法

在審

• 申請號: 201711104429.5
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107643120A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 田銘;張良;于本化
• 申請（專利權）人: 武漢理工光科股份有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 許美紅

1.一種避免偏振衰落的混頻方法，其特征在于，包括以下步驟：

兩路輸入光各自分成X、Y方向的正交偏振光，第一路輸入光分成第一X偏振光、第一Y偏振光；第二路輸入光分成第二X偏振光、第二Y偏振光；

將第一X偏振光均分成兩束光；第二X偏振光也均分成兩束光；四路光兩兩配對，其中一對不做處理直接混頻輸出第一差分信號；另一對的一束光經過相位調制產生90°相位差，再經混頻輸出第二差分信號；

第一差分信號和第二差分信號均各自通過光電轉換輸出Ix電信號和Qx電信號；

同理，第一Y偏振光和第二偏振光經過上述與X偏振光相同的處理后，輸出Iy電信號和Qy電信號。

2.一種避免偏振衰落的QPSK相干接收機，其特征在于，包括：

順次連接的第一偏振分束器、第一分光器、第一混頻器和第一平衡接收器；一路輸入光經第一偏振分束器分成第一X偏振光、第一Y偏振光，兩束光為X、Y方向的正交偏振光，第一X偏振光經第一分光器均分成兩束光；

順次連接的第二偏振分束器、第二分光器、第一相位調制器、第二混頻器和第二平衡接收器；第二分光器的輸出端與第一混頻器的一個輸入端連接；第二混頻器的一個輸入端與第一分光器的輸出端連接；另一路輸入光經第二偏振分束器分成第二X偏振光、第二Y偏振光，兩束光為X、Y方向的正交偏振光，第二X偏振光經第二分光器均分成兩束光，其中一束光與第一分光器輸出的一束光不做處理直接進入第一混頻器，經第一混頻器混頻后輸出第一差分信號；第二分光器輸出的另一束光經第一相位調制器調整產生90°相位差后再與第一分光器輸出的另一束光進入第二混頻器，經第二混頻器混頻后輸出第二差分信號；第一差分信號通過第一平衡接收器光電轉換后輸出Ix電信號，第二差分信號通過第二平衡接收器光電轉換后輸出Qx電信號；

該QPSK相干接收機還包括順次連接的第三分光器、第三混頻器和第三平衡接收器，其中第三分光器與輸入端與第一偏振分束器連接；

該QPSK相干接收機還包括順次連接的第四分光器、第二相位調制器、第四混頻器和第四平衡接收器，其中第三分光器與輸入端與第一偏振分束器連接；所述第四分光器的一個輸出端與第三混頻器的一個輸入端連接，所述第四混頻器的一個輸入端與第三分光器的一個輸出端連接；

第一Y偏振光經第三分光器均分成兩束光；第二Y偏振光經第四分光器均分成兩束光，其中一束光與第三分光器輸出的一束光不做處理直接進入第三混頻器，經第三混頻器混頻后輸出第三差分信號；第四分光器輸出的另一束光經第二相位調制器調整產生90°相位差后再與第三分光器輸出的另一束光進入第四混頻器，經第四混頻器混頻后輸出第四差分信號；第三差分信號通過第三平衡接收器光電轉換后輸出Iy電信號，第四差分信號通過第四平衡接收器光電轉換后輸出Qy電信號。

3.一種基于權利要求2的避免偏振衰落的分布式光纖瑞利散射振動傳感系統，其特征在于，包括：

激光器(1)、耦合器(2)、聲光調制器(3)、第一摻餌光纖放大器(4)、第一濾波器(5)、環形器(6)、第二摻餌光纖放大器(7)、第二濾波器(8)、QPSK相干接收機(9)、數據采集卡(10)、解調算法單元(11)和同步脈沖板(12)以及傳感光纜(13)；

激光器(1)輸出端與耦合器(2)的輸入端口連接，耦合器(2)的一個輸出端口依次連接聲光調制器(3)、第一摻餌光纖放大器(4)、第一濾波器(5)和環形器(6)的第一端口；環形器(6)的第二端口連接傳感光纜(13)，環形器(6)的第三端口依次連接第二摻鉺光纖放大器(7)、第二濾波器(8)；QPSK相干接收機的兩個輸出端口分別連接耦合器(2)的另一個輸出端口和第二濾波器(8)的輸出端口；QPSK相干接收機(9)的輸出端口與數據采集卡(10)的輸入端連接，數據采集卡(10)的輸出端連接解調算法單元(11)的輸入端；

同步脈沖板(12)的兩個輸出段分別連接聲光調制器(3)和數據采集卡(10)的電接口輸入端。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，聲光調制器(3)和采集卡(10)的電接口輸入端與同步脈沖板(12)的輸出端的連接，QPSK相干接收機(9)的輸出端與數據采集卡(10)的輸入端的連接，數據采集卡(10)的輸出端與解調算法單元(11)的輸入端的連接，均采用射頻電線連接；其他器件之間采用單模光纖連接。