[發明專利]基于內調制脈沖和啁啾光柵的分布式光纖傳感器

有效

• 申請號: 201910287853.0
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN109974757B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 魏韋;周浩敏
• 申請（專利權）人: 南京聚科光電技術有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D5/36
• 代理公司: 南京先科專利代理事務所(普通合伙) 32285
• 代理人: 孫甫臣

1.基于內調制脈沖和啁啾光柵的分布式光纖傳感器，其特征在于：包括半導體激光器(1)、光放大器(2)、第一光纖環形器(3)、第二光纖環形器(4)、啁啾光纖光柵(5)、光電探測器(6)以及信號處理器(7)：所述半導體激光器(1)，經過電流調制后的啁啾光脈沖由其輸出端口(11)輸出，所述半導體激光器(1)的輸出端口(11)與光放大器(2)的輸入端口(21)相連，所述光放大器(2)對啁啾光脈沖進行放大，并由光放大器(2)的輸出端口(22)輸出，進入第一光纖環形器(3)的第一端口(31)，由第一光纖環形器(3)的第二端口(32)進入所述傳感光纖(8)，所述傳感光纖(8)中散射回的信號經過所述第一光纖環形器(3)的第二端口(32)進入其第三端口(33)，所述第三端口(33)與所述第二光纖環形器(4)的第一端口(41)相連，由所述第二光纖環形器(4)的第二端口(42)進入所述啁啾光纖光柵(5)，所述啁啾光纖光柵反射回的光經過第二端口(42)進入其第三端口(43)，所述第三端口(43)與所述光電探測器(6)的光輸入端口(61)相連，所述光電探測器(6)的電學輸出端口(62)與所述信號處理器(7)相連。

2.根據權利要求1所述的分布式光纖傳感器，其特征在于：所述半導體激光器(1)通過電流直接調制產生啁啾光脈沖。

3.根據權利要求2所述的分布式光纖傳感器，其特征在于：所述半導體激光器(1)包括分布式反饋激光器，所述分布式反饋激光器通過電流直接調制產生啁啾光脈沖，其連續光輸出時波長為1550mm。

4.根據權利要求1所述的分布式光纖傳感器，其特征在于：所述啁啾光纖光柵(5)為大啁啾系數光柵或多啁啾光纖級聯，啁啾光纖光柵(5)的色散特性與所述半導體激光器(1)內調制產生的啁啾光脈沖滿足復共軛的關系。

5.根據權利要求4所述的分布式光纖傳感器，其特征在于：所述啁啾光脈沖的頻率變化特性為E_p＝E₀rect(t/T)exp(j2πf_ct+jπKt²)，則啁啾光纖光柵的響應函數可表示為其中T是脈沖寬度，f_c是載波頻率，K是LFM脈沖的調頻斜率，rect(t/T)是矩形函數；匹配濾波后，寬脈沖被壓縮為sinc型窄脈沖，sinc脈沖的3dB寬度與啁啾光脈沖的掃頻范圍成反比，即

6.根據權利要求1所述的分布式光纖傳感器，其特征在于：所述光放大器(2)包括摻鉺光纖放大器和半導體光放大器，以實現對啁啾光脈沖光的放大。

7.根據權利要求1所述的分布式光纖傳感器，其特征在于：所述傳感光纖(8)采用G652普通單模光纖，其損耗參數為0.35dB/km@1310nm，0.2dB/km@1550nm。

8.根據權利要求1所述的分布式光纖傳感器，其特征在于：所述光電探測器(6)為光電二極管或雪崩光電二極管，對探測光進行光電轉換，將光信號轉換為電信號。