[发明专利]光程差匹配的远程光纤干涉系统相位噪声抑制方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种基于光程差匹配的远程光纤干涉系统相位噪声抑制方法与装置。 

背景技术

光纤干涉系统利用待测信号对光纤中传输的光进行相位调制，并通过干涉仪产生干涉信号以实现对信号的探测，可应用于光纤通信与光纤传感领域。基于光纤干涉系统的干涉型光纤传感技术相对于传统传感系统具有高灵敏度、大动态范围、抗电磁干扰等优点，在水声信号探测、石油勘探、地震波检测等领域取得了广泛应用。随着该技术的进一步发展，近年来，干涉型光纤传感技术正朝大阵列、远距离方向发展。然而，传输光纤距离的增长导致了各种非线性效应的发生，特别是受激布里渊散射(SBS)因为其低阈值特性成为了远程光纤传输系统中最易发生的非线性效应。当系统输入功率超过SBS阈值时，前向传输功率大量向后向传输的斯托克斯光转移，导致后向传输斯托克斯光能量急剧增长，从而限制了前向传输功率，并导致系统相位噪声的急剧增大。SBS限制了远程光纤传感系统最大输入功率，从而限制了最大传感距离。所以SBS抑制是远程光纤传感系统中必须要考虑的问题。以前的研究者们提出了各种SBS抑制技术，常见的包括采用改变光偏振状态(“利用电光效应的受激布里渊散射抑制装置和方法”，专利公开号CN102096267A)、改变光纤掺杂结构(“抑制在光纤中的受激布里渊散射”，专利公开号CN1265199A)、改变光纤温度和应力分布(“一种用于窄带光纤拉曼放大器的受激布里渊散射抑制方法”，专利公开号CN101800396A)、相位调制(“基于多频相位调制的受激布里渊散射抑制方法及 装置”，专利公开号CN101567725A)等。 

其中相位调制技术因为具有操作简单，抑制效率高等优点而具有巨大的应用前景。该技术通过对窄线宽单频光施加周期性相位调制信号以产生多频激光，使传输光各频率组分功率密度降低，从而有效地抑制了SBS，相位调制幅度越大，调制频率越大，SBS抑制效果越明显(Chen.W.and Z.Meng,Effects of modulation amplitude and frequency of frequency-modulated fiber lasers on the threshold of the stimulated Brillouin scattering in optical fiber.Chinese Optics Letters,2010.8(12).1124-1126)。在干涉型光纤传感系统中，相位调制可抑制SBS及其引入的相位噪声，但同时，由于相位调制产生的多频激光也会导致相位噪声增大，这限制了相位调制对系统相位噪声的抑制效果(Chen.W.and Z.Meng,Effects of phase modulation used for SBS suppression on phase noise in an optical fibre.Journal of Physics B:Atomic,Molecular and Optical Physics,2011.44(16).165402)。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有远程光纤干涉系统中SBS导致系统最大输入功率低，相位噪声大的问题，提出一种光程差匹配的远程光纤干涉系统相位噪声抑制方法与装置。利用电光相位调制器在传输光纤输入端产生多频激光以抑制SBS及其带来的相位噪声，通过设计电光相位调制器调制信号频率与干涉仪光程差实现匹配以抑制由该多频激光导致的相位噪声。本发明的技术目的在于抑制远程光纤干涉系统相位噪声并提高其最大输入功率。 

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种光程差匹配的远程光纤干涉系统相位噪声抑制方法，该方法包括以下步骤： 

S1.单频激光器输出单频激光经电光相位调制器调制后变成多频激光，施 加给所述电光相位调制器的调制信号由信号源通过一端口施加； 

S2.多频激光经掺铒光纤放大器进行放大； 

S3.掺铒光纤放大器输出的多频激光经由传输光纤传输； 

S4.传输光纤的输出光输入匹配干涉仪，匹配干涉仪中传输光受到待测信号的调制实现对待测信号的传感，信号源二通道施加调制信号给匹配干涉仪调制端口以产生相位载波信号用于实现待测信号解调(PGC解调)； 

S5.匹配干涉仪的输出光信号经输出端输入光电探测器转换为电信号； 

S6.光电探测器输出的电信号由信号采集与处理装置采集并处理;