[發(fā)明專利]一種基于少模光纖模式復(fù)用的布里淵光時域分析儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110941451.5
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113670353B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡君輝;陳貴光;蕭華鵬;李德明;黎遠(yuǎn)鵬;陸杭林;唐劍;潘福東;王力虎
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 陸夢云

本發(fā)明公開了一種基于少模光纖模式復(fù)用的布里淵光時域分析儀，其特征在于，包括窄線寬激光器、第一光纖耦合器、光脈沖調(diào)制單元、摻鉺光纖放大器、帶通濾波器、第二光纖耦合器、三個光纖環(huán)形器、第一光纖模式復(fù)用器、少模傳感光纖、第二光纖模式復(fù)用器、第三光纖耦合器、光纖擾偏器、微波掃頻單元、三個光電探測器和數(shù)字信號處理單元。這種光時域反射儀能實現(xiàn)多個參量的同時測量、能解決分布式光纖傳感技術(shù)在工程應(yīng)用中普遍存在的溫度和應(yīng)變交叉敏感的問題。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于少模光纖模式復(fù)用的布里淵光時域分析儀。

背景技術(shù)

光纖布里淵光時域分析儀BOTDA(Brillouin?Optical?Time?Domain?analyzer，簡稱BOTDA)利用光纖中相向傳輸?shù)膬墒獍l(fā)生受激布里淵散射效應(yīng)的布里淵頻移量與溫度和應(yīng)變之間的線性關(guān)系，可以實現(xiàn)對傳感光纖沿線的溫度或應(yīng)變進(jìn)行分布式的測量。相比于布里淵光時域分析儀(BOTDR),BOTDA具有更長的傳感距離和更高的空間分辨率，能對溫度或應(yīng)變實現(xiàn)分布式傳感的優(yōu)點，在大型土木工程和大型基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中有著廣泛的應(yīng)用前景，但是由于布里淵頻移量對溫度和應(yīng)變都敏感，所有在實際工程應(yīng)用中存在溫度和應(yīng)變交叉敏感問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于少模光纖模式復(fù)用的布里淵光時域分析儀。這種光時域反射儀能實現(xiàn)多個參量的同時測量、能解決分布式光纖傳感技術(shù)在工程應(yīng)用中普遍存在的溫度和應(yīng)變交叉敏感的問題。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種基于少模光纖模式復(fù)用的布里淵光時域分析儀，其特征在于，包括互連的寬激光器和第一光纖耦合器，其中，

第一光纖耦合器的一個輸出端連接順序連接的光脈沖調(diào)制單元、摻鉺光纖放大器、帶通濾波器、第二光纖耦合器，第二光纖耦合器的三個輸出端分別連接第一光纖環(huán)形器、第二光纖環(huán)形器和第三光纖環(huán)形器，第一光纖環(huán)形器、第二光纖環(huán)形器和第三光纖環(huán)形器的一個輸出端分別與第一光纖模式復(fù)用器即光子燈籠連接，第一光纖模式復(fù)用器即光子燈籠與少模傳感光纖連接，第一光纖環(huán)形器、第二光纖環(huán)形器和第三光纖環(huán)形器的另一個輸出端分別與第一光電探測器、第二光電探測器和第三光電探測器連接，第一光電探測器、第二光電探測器和第三光電探測器均接入數(shù)字信號處理單元；

第一光纖耦合器的另一個輸出端連接順序連接的微波掃頻單元、光纖擾偏器、第三光纖耦合器、第二光纖模式復(fù)用器即光子燈籠，第二光纖模式復(fù)用器即光子燈籠與少模傳感光纖連接；

窄線寬激光器輸出的激光經(jīng)第一光纖耦合器分成第一路光和第二路光，第一路光經(jīng)過微波掃頻單元進(jìn)行掃頻調(diào)制后，再經(jīng)光纖擾偏器進(jìn)行擾偏處理，以便減小光偏振態(tài)對測量結(jié)果的影響，擾偏后的第一路光稱為連續(xù)探測光，連續(xù)探測光經(jīng)過第三光纖耦合器分成三路連接到第二光纖模式復(fù)用器即光子燈籠的三個輸入端并由第二光纖模式復(fù)用器即光子燈籠輸出端與傳感少模光纖相連；第二路光輸入光脈沖調(diào)制單元調(diào)制成脈沖泵浦光，脈沖泵浦光經(jīng)摻鉺光纖放大器放大后再由相匹配的帶通濾波器濾除ASE噪聲，接著由第二光纖耦合器分成三路進(jìn)入到第一光纖環(huán)形器、第二光纖環(huán)形器和第三光纖環(huán)形器，脈沖泵浦光從第一光纖環(huán)形器、第二光纖環(huán)形器和第三光纖環(huán)形器出射后經(jīng)第一光纖模式復(fù)用器即光子燈籠進(jìn)入到少模傳感光纖，脈沖泵浦光與連續(xù)探測光在少模傳感光纖中發(fā)生受激布里淵散射作用，發(fā)生受激布里淵散射作用后的連續(xù)探測光由第一光纖模式復(fù)用器即光子燈籠輸出三種模式的連續(xù)探測光，受激布里淵散射效應(yīng)隨外部環(huán)境參數(shù)變化，三種模式的連續(xù)探測光再經(jīng)過光纖環(huán)形器輸出，由第一光電探測器、第二光電探測器和第三光電探測器分別探測，第一光電探測器、第二光電探測器和第三光電探測器輸出的三路電信號由數(shù)字信號處理單元進(jìn)行信號采集、處理，，利用三種模式的受激布里淵相互作用對外界環(huán)境參數(shù)的不同響應(yīng)特性，實現(xiàn)外界多參量的同時測量，有效解決傳統(tǒng)光纖布里淵光時域分析儀存在的溫度和應(yīng)變交叉敏感問題。

所述少模傳感光纖、第一光纖模式復(fù)用器和第二光纖模式復(fù)用器均支持LP01、LP11a和LP11b三種導(dǎo)模的光波。