[发明专利]一种基于宽带弱反镜和随机激光的光纤声波传感系统

说明书

本发明公开一种基于宽带弱反镜和随机激光的光纤声波传感系统，应用于光电传输领域，通过在传感光纤上写入宽带弱反镜阵列，实现对泵浦光经相干反馈产生的随机激光，增加泵浦光的功率，随机激光对探测光源的信号光提供分布式拉曼放大，该分布式拉曼放大可以用于补偿宽带弱反镜阵列的插入损耗，并对反馈光进行放大，提升光信噪比，进而提升探测灵敏度，并通过控制相邻宽带弱反镜之间的间距获得高空间分辨率；由于随机激光放大具有较低的相对强度噪声，因此能获得低噪声的分布式放大。

技术领域

本发明属于光电传输领域，特别涉及一种全光纤分布式声波传感技术。

背景技术

全光纤分布式声波传感技术广泛应用于油气勘探、地震波检测等领域，传统分布式声波传感利用瑞利散射反馈回来的信号光，对其进行解调以获得由声波作用带来的信号光相位变化，从而实现对声波的测量。现有的技术采用极弱反光纤布拉格光栅(FBG)代替瑞利散射，提高信号光的反馈强度，但该技术受限于FBG的温漂效应，一旦FBG温度漂移过大，与波长不对应时，写入的FBG就会失效，因此无法工作在大范围温度变化的场景中，且FBG反射带宽窄，不利于引入随机分布放大的方法。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于宽带弱反镜和随机激光的光纤声波传感系统，通过在传感光纤中写入宽带弱反镜阵列，在检测传感光纤中超宽带弱反镜反射光的干涉相位，得到光纤上连续分布的声波、振动等参数的信息，从而实现分布式传感；并通过这些弱反射镜与瑞利散射的联合随机反馈产生随机激光实现传感光信号的分布式放大。

本发明采用的技术方案是：基于宽带弱反镜和随机激光的光纤声波传感系统，包括：传感光纤，所述传感光纤上写入宽带弱反镜阵列；

还包括：探测光源、第一调制器、第二调制器、环形器、泵浦激光器、波分复用器、传感光纤、探测器、解调模块以及数据分析模块；

所述探测光源用于发出探测激光信号，所述第一调制器用于将探测光源调制成脉冲信号，所述第二调制器用于发出射频信号驱动第一调制器，所述泵浦激光器用于发出泵浦激光，所述环形器用于将调制后的脉冲信号单向传输到波分复用器；所述波分复用器用于将调制后的脉冲信号与泵浦激光耦合进传感光纤，所述传感光纤根据写入的宽带弱反镜阵列使泵浦激光相干反馈产生随机激光，所述随机激光对调制后的脉冲信号提供分布式拉曼放大，得到反射光；所述反射光经波分复用器从环形器单向传输至探测器；所述探测器采集反射光信号，并将反射光信号转变为电信号；通过处理将电信号转变为数字信号输入解调模块中解调出相位信息；通过数据分析模块对相位信息进行分析，得到传感光纤的扰动情况。

进一步地，当将该传感光纤制成光缆时，在光缆中填充声波增敏介质，将高传感光纤置于声波增敏介质中。

进一步地，所述第一调制器为声光调制器。

进一步地，所述探测激光信号、脉冲信号以及反射光波长均为1550nm。

进一步地，所述泵浦激光波长为1365nm。

进一步地，所述随机激光波长为1455nm。

本发明的有益效果：本发明通过在传感光纤上写入宽带弱反镜阵列，通过宽带弱反镜阵列实现对泵浦光经相干反馈产生的随机激光，增加泵浦光的功率，随机激光对探测光源的信号光提供分布式拉曼放大，该分布式拉曼放大可以用于补偿宽带弱反镜阵列的插入损耗，并对反馈光进行放大，提升光信噪比，进而提升探测灵敏度，并通过控制相邻宽带弱反镜之间的间距获得高空间分辨率；进而由于随机激光放大具有较低的相对强度噪声，因此能获得低噪声的分布式放大。

附图说明

图1所示为宽带弱反镜阵列仿真反射谱。

图2所示为宽带弱反镜传感光纤及光纤随机激光分布式放大示意图。

图3所示为FODAS整体结构示意图。