[發(fā)明專利]基于光學(xué)啁啾鏈的超快分布式布里淵光學(xué)時域分析儀

有效

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• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108106643B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董永康;周登望;王本章;逄超
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

本發(fā)明提供了一種基于光學(xué)啁啾鏈的超快分布式布里淵光學(xué)時域分析儀，屬于分布式光纖傳感領(lǐng)域。本發(fā)明的激光器模塊輸出激光信號作為載波，上支路中，高頻脈沖段模塊將產(chǎn)生的高頻微波信號裁剪為脈沖段，并驅(qū)動電光調(diào)制器1將脈沖段加載到載波上，經(jīng)過摻鉺光纖放大器對輸出光進行光功率放大，通過環(huán)形器的1?2端口進入光學(xué)濾波器1，將一階上邊帶濾出作為泵浦光，通過環(huán)形器的2?3端口進入待測光纖；下支路中，將需要的啁啾鏈波形預(yù)編寫入啁啾鏈模塊的內(nèi)存中，啁啾鏈模塊輸出的電學(xué)啁啾鏈信號驅(qū)動電光調(diào)制器2，將電學(xué)啁啾鏈信號加載到載波上，輸出光通過光學(xué)濾波器2濾出一階下邊帶作為探測光，最后，探測光進入待測光纖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于光學(xué)啁啾鏈的超快分布式布里淵光學(xué)時域分析儀，屬于分布式光纖傳感領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳感器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和人類生活的各個領(lǐng)域，傳統(tǒng)的電學(xué)傳感器將被測信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號，該類型傳感器易受電磁干擾，不耐腐蝕，信息容量小，這限制了其性能和應(yīng)用范圍。而光纖傳感器因其靈敏度高，測量速度快，信息容量大，成本低，抗電磁干擾、耐腐蝕，適用于較惡劣的環(huán)境等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景。

近年來，基于受激布里淵散射效應(yīng)的布里淵光時域分析儀得到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究，該分析儀信噪比高，分布式測量，空間分辨率高，測量距離長等優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的布里淵光時域分析儀，操作原理主要采用“泵浦-探測法”。通常，一束高頻率且高功率的脈沖光作為泵浦光，另外一束低頻率且弱功率的連續(xù)光作為探測光，兩束光波分別從待測光纖的兩端注入。當(dāng)兩束光波的頻率差接近待測光纖的布里淵頻移(Brillouin frequency shift，BFS)時，由于光纖中的受激布里淵散射(StimulatedBrillouin scattering,SBS)效應(yīng)，光功率會從高頻的泵浦脈沖光轉(zhuǎn)移到低頻的探測光。由于泵浦光是脈沖光，通過對探測光掃頻就可以獲得分布式布里淵增益譜(Brillouin gainspectrum，BGS)，對于本征BGS是呈現(xiàn)出洛倫茲線型的。然后，可以通過洛倫茲曲線擬合算法或高斯曲線擬合算法獲得光纖的分布式的BFS。BFS和光纖的應(yīng)變或溫度成線性關(guān)系，因此，可以通過解調(diào)BFS來計算出對應(yīng)的應(yīng)變或溫度。由于有限的光波頻率切換時間和較多的掃頻個數(shù)，該布里淵光時域分析儀的分布式應(yīng)變或溫度的測量時間通常需要數(shù)秒到幾分鐘，這極大地限制了動態(tài)測量時的采樣率。