[发明专利]消除光放大导致编码脉冲光功率不平坦现象的系统和方法

说明书

本发明公开了消除光放大导致编码脉冲光功率不平坦现象的系统和方法，该系统包括脉冲信号发生器、第一激光器、第一偏振控制器、第一电光调制器、第二激光器、第二偏振控制器、第二电光调制器、耦合器、掺铒光纤放大器、直流耦合探测器和示波器。本发明采用了在编码脉冲之前加一个不同波长的前置脉冲光的方法，使放大之后的编码脉冲光不会发生畸变，消除了编码脉冲光功率不平坦现象。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及了消除光放大导致编码脉冲光功率不平坦现象的系统和方法。

背景技术

光纤传感技术是从20世纪70年代发展而来的一门崭新的技术，随着光导纤维的实用化和光通信技术的发展，光纤传感技术以多元化的姿态迅猛发展。当光在光纤中传输时，由于光纤受外界扰动、温度、应变、位移等环境因素的影响，光信号的偏振态、功率、波长、相位等参数会发生变化。通过检测光纤中光的这些参数，就可以获得光纤周围环境的变化信息，从而实现传感。

研究发现，采用通信中某些码型对光纤传感器的探测脉冲光进行调制，并依据一定解码规则进行处理，可以提高传感器的测量效果。采用编码序列脉冲光与单脉冲光在传感系统中所获得的空间分辨率相同，并可以大幅提高信号的信噪比，不改变信号随时间的变化趋势。可见，采用编码序列脉冲光可以在不降低空间分辨率的前提下提高光纤传感系统的信噪比，使系统获得大的动态范围。

然而，由于光放大器存在瞬时效应，编码脉冲在经过光放大器放大之后功率不再平坦，这会导致解码结果有误，无法获得光纤沿线的正确信息。目前大概有三种方法解决这一问题，第一种方法是先将连续光经EDFA放大后再进行编码脉冲调制，这种方法的缺点是限制了脉冲光的峰值功率。第二种方法是增大编码脉冲的占空比，减弱瞬时效应，这种方法的缺点是不能完全消除瞬时效应。第三种方法是检测放大后的各编码脉冲功率，解码时以实际功率大小比值代替原编码进行解码，这种方法的缺点是实验过程较为复杂，且需要重新推导解码公式。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供消除光放大导致编码脉冲光功率不平坦现象的系统和方法，能够解决编码脉冲在经过光放大器放大之后功率不再平坦的问题，并克服了现有解决方法的缺陷。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

消除光放大导致编码脉冲光功率不平坦现象的系统，其特征在于：包括脉冲信号发生器、第一激光器、第一偏振控制器、第一电光调制器、第二激光器、第二偏振控制器、第二电光调制器、耦合器、掺铒光纤放大器、直流耦合探测器和示波器；第一激光器的输出端连接第一偏振控制器的输入端、第一偏振控制器的输出端连接第一电光调制器的输入端，第二激光器的输出端连接第二偏振控制器的输入端，第二偏振控制器的输出端连接第二电光调制器的输入端，脉冲信号发生器的输出端连接第一电光调制器和第二电光调制器的输入端，第一电光调制器和第二电光调制器的输出端连接耦合器的输入端，耦合器的输出端连接掺铒光纤放大器的输入端，掺铒光纤放大器的输出端连接直流耦合探测器的输入端，直流耦合探测器的输出端连接示波器的输入端。

进一步地，所述当第一激光器为保偏输出、第一电光调制器为保偏输入、第二激光器为保偏输出且第二电光调制器为保偏输入时，省略第一偏振控制器和第二偏振控制器，第一激光器的输出端直接连接第一电光调制器的输入端，第二激光器的输出端直接连接第二电光调制器的输入端。

消除光放大导致编码脉冲光功率不平坦现象的方法，包括如下步骤：

(1)利用脉冲信号发生器产生两路脉冲，一路为编码脉冲，另一路为前置脉冲，前置脉冲在时序上提前编码脉冲ΔT，前置脉冲的宽度为T，第一激光器和第二激光器分别产生波长不同、功率相同的两路连续光，这两路连续光分别经偏振控制器后进行编码脉冲调制和前置脉冲调制，得到编码脉冲光和前置脉冲光；

(2)将步骤(1)得到的编码脉冲光和前置脉冲光进行耦合，将耦合后的光信号进行放大，用直流耦合探测器接收放大后的光信号，用示波器观察光信号的功率；