[发明专利]脉冲宽带光源大容量光子晶体光纤气体检测方法与系统

权利要求书

1.一种脉冲宽带光源大容量光子晶体光纤气体检测方法，其特征是，包括下列步骤：利用信号发生装置发出的射频(RF)信号通过电光调制器对宽带光源的输出光进行调制，形成时域脉冲调制宽带光信号；调制宽带光信号经过光合路器被等分成M路光信号；由光合路器输出的M路光信号经过M个不同工作波长的密集波分复用器(DWDM)实现波分复用，使得每一路波分复用信号具有不同的中心波长，使每一路波分复用信号经过1×2光纤耦合器分成两路光信号，一路直接用于PCF气室中气体的检测；另一路经过光纤延迟线后用于PCF气室中气体的检测；1×2光纤耦合器分成两路光信号分别经过PCF气室后再通过对应的光纤耦合器合成一路光信号，因而从PCF气室中输出的2M路光信号经过对应的光纤耦合器后实现M路光信号的输出，在光纤延迟线的作用下实现光时分复用，从而实现对光信号的时分复用和波分复用；M路OTDM-DWDM光信号经过另一个光合路器由光谱接收系统接收、计算分析，以实现对2M个不同用户的检测。 

2.如权利要求1所述的脉冲宽带光源大容量光子晶体光纤气体检测方法，其特征是，光纤延迟线采用普通的单模光纤实现，需保证信号发生装置产生的调制RF信号低电平的时间大于等于高电平的时间；同时保证光的延迟时间大于等于信号发生装置产生的调制RF信号高电平的时间；将调制RF信号设置为高低电平具有相同的时间周期，从而保证光纤延迟的时间等于脉冲信号的脉宽，便于对接收信号的分析； 

延迟时间由公式(a)所确定： 

其中L为单模光纤的长度，c为光在真空中的传播速度，n为光纤的有效折射率。 

3.一种脉冲宽带光源大容量光子晶体光纤气体检测系统，其特征是，结构为：宽带光源经过所述电光调制器时，受到所述信号发生装置发出的RF信号的调制，输出时域脉冲调制宽带光信号；调制宽带光信号经过光合路器被等分成M路光信号；由光合路器输出的M路光信号经过M个不同工作波长的密集波分复用器(DWDM)实现波分复用，使得每一路波分复用信号具有不同的中心波长，每一路波分复用信号经过1×2光纤耦合器分成两路光信号，一路直接用于PCF气室中气体的检测；另一路经过光纤延迟线后用于PCF气室中气体的检测；1×2光纤耦合器分成的两路光信号分别经过PCF气室后再通过对应的光纤耦合器合成一路光信号，因而从PCF气室中输出的2M路光信号经过对应的光纤耦合器后实现M路光信号的输出，在光纤延迟线的作用下实现光时分复用(OTDM)，从而实现对光信号的时分复用和波分复用；M路OTDM-DWDM光信号经过另一个光合路器由光谱接收系统接收、计算分析，以实现对2M个不同用户的检测。 

4.如权利要求4所述的脉冲宽带光源大容量光子晶体光纤气体检测系统，其特征是，经过密集波分复用器(DWDM)输出的光信号进入的1×2光耦合器具有70:30的分光比，并且具有70分光比的一路光信号连接光纤延迟线，以方便后续数据的处理与分析。 

5.如权利要求4所述的脉冲宽带光源大容量光子晶体光纤气体检测系统，其特征是，如果气体的可用吸收峰数为M，即使用M个DWDM，通过调节光纤延迟线的时间延迟分布，对每一路波分复用实现N个不同的时间延迟，则系统的最大容纳用户数为M×N。 

6.如权利要求4所述的脉冲宽带光源大容量光子晶体光纤气体检测系统，其特征是，通过50：50的光耦合器将工作气室与空的气室相并联，以消除环境因素对测量结果的影响，以提高检测精度。