[發明專利]一種基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器

有效

• 申請號: 202011411275.6
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112710349B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 劉毅;寧鈺;商瑤;陳鵬飛;顧源琦
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H01S3/067;H01S3/108
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

1.一種基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，包括：可調諧單頻激光器（1）、摻鉺光纖放大器（2）、偏振控制器（3）、第一光耦合器（4）、第二光耦合器（5）、單模光纖（6）、溫度/應變控制系統（7）、偏振合束器（8）、第三光耦合器（9）、光電二極管（10）、頻譜儀（11）和光譜儀（12）；其中溫度/應變控制系統（7）包括第一光纖固定夾具（7a）、第二光纖固定夾具（7b）、加熱器（7c）；

可調諧單頻激光器（1）產生的泵浦光，經摻鉺光纖放大器（2）放大，通過偏振控制器（3）在第一光耦合器（4）的端口a輸入，經過第一光耦合器（4）后輸出光被分為兩束反向傳輸的相干光，從第一光耦合器（4）的端口b、端口c輸入第二光耦合器（5），從端口e輸入第二光耦合器（5）的光分成兩束反向傳播光束從端口h和端口g輸出，從端口h輸入第二光耦合器（5）的光分成兩束反向傳播光束從端口e和端口f輸出，從端口f、端口g輸入的光經過置于溫度/應變控制系統（7）的單模光纖（6）組成的光纖環，發生諧振后返回到第二光耦合器（5）中，再從端口e和端口h返回到第一光耦合器（4）中發生解調，當第二光耦合器（5）和單模光纖（6）形成的諧振腔的布里淵增益高于損耗時，形成前向受激類拉曼激光信號從第一光耦合器（4）的端口b和端口c輸入，滿足相位條件的激光從d端口輸出，不滿足相位條件的光從a端口輸出，經端口d輸出的激光經偏振合束器（8）調整偏振狀態后，進入第三光耦合器（9）中分為兩束激光，一束由光電二極管（10）和頻譜儀（11）記錄光譜，另一束直接由光譜儀（12）記錄光譜，通過改變溫度/應變控制系統（7）內單模光纖（6）所受的溫度或應變環境，探測不同受激類拉曼散射類R_0m布里淵模式頻移量，實現靈敏度可調的溫度應變傳感；所述相位條件是：從第二光耦合器（5）的端口e和端口h輸出至第一光耦合器（4）的端口b和端口c的激光，在第一光耦合器（4）作用下均分為兩束激光，分別從第一光耦合器（4）的端口a和端口d輸出，若從第一光耦合器（4）的端口b和端口c輸入的激光分出至端口d的激光同相位，則滿足相位條件，否則不滿足相位條件。

2.如權利要求1所述的基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，所述可調諧單頻激光器（1）采用中心波長為1550nm，光譜線寬為400 GHz，邊模抑制比45 dB，相對噪聲為-145 dB/Hz，最大輸出功率為10dBm，波長可調范圍為1520-1630 nm的連續運行激光器。

3.如權利要求1所述的基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，所述摻鉺光纖放大器（2）增益為15 dB，波長范圍為1528 nm~1565 nm。

4.如權利要求1所述的基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，所述第一光耦合器（4）、第二光耦合器（5）、第三光耦合器（9）的分光比為50:50，用來將泵浦光分成兩束相干光束。

5.如權利要求1所述的基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，所述單模光纖（6）是長度為10 km的SM-28單模光纖，提供非線性布里淵增益。

6.如權利要求1所述的基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，所述光電二極管（10）的響應帶寬為0~12 GHz，響應波長范圍為400 nm~1650 nm。

7.如權利要求1所述的基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，頻譜儀（11）帶寬是0~26.5 GHz，最小分辨率是1 Hz，用以分析由光電探測器轉化的電信號。

8.如權利要求1所述的基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，所述光譜儀（12）分辨率為0.02 nm，用來觀測激光輸出。

9.如權利要求1所述的基于受激類拉曼的前向布里淵光纖激光傳感器，其特征在于，溫度/應變控制系統（7）的第一光纖固定夾具（7a）和第二光纖固定夾具（7b）用于固定夾持所述單模光纖（6），以改變單模光纖環所處的應變環境；所述加熱器（7c）與單模光纖（6）連接，以改變單模光纖環所處的溫度環境。