[发明专利]一种采用光学微波鉴频器和扰偏器的布里渊传感系统

说明书

本发明涉及一种采用光学微波鉴频器和扰偏器的多光谱通道布里渊传感系统。由激光器输出的光经耦合器分成两路光信号，经由鉴频器驱动的调制器调节后产生两个泵浦光和三个探测光，泵浦光经差分脉冲编码调制和放大后再经过扰偏器和环路器进入传感光纤，探测光从另一方向直接进入传感光纤；当多个泵浦光与探测光通道间的频差与光纤中某区域的布里渊频移相等时，在该区域受激布里渊散射效应达到最大，能量由高频通道向低频通道方向传递，通过鉴频器扫频和对单一探测光通道信号的解码来获得传感光纤上的布里渊散射谱，进而获取光纤上的温度和应变信息。

技术领域

本发明属于光学光纤传感技术领域，具体涉及一种采用光学微波鉴频器和扰偏器的布里渊传感装置。

背景技术

光纤传感器技术是正在迅速发展的一项新技术。自1977年以来，随着光纤技术的大规模推广应用，光纤传感器技术的研究在国际上得到了迅速发展。目前国际上的光纤传感技术理论和相关的光器件已日趋成熟，其应用领域也不断扩展，目前光纤传感技术已广泛应用到国防、机械、能源、交通、冶金、石油、化工、医疗、航空、航天、气象等诸多领域。

由于光纤中布里渊散射效应可同时监测环境温度和应变，且监测距离长，检测精度高，使其在分布式光纤传感领域得到了广泛的重视。其基本原理是，分别将泵浦光与探测光注入传感光纤的两端，当泵浦光与探测光的频差与光纤中某区域的布里渊频移相等时，在该区域就会产生受激布里渊散射效应，分析布里渊频移与温度和应变之间的关系就可以实现对传感光纤温度/应变的检测。

目前国内外已经有利用光学捷变频技术实现动态分布式布里渊光纤传感器的专利，比如2013年6月13日申请的、公开号为CN103335666A的中国专利“动态分布式布里渊光纤传感装置及方法”等。

发明内容

根据布里渊散射原理，传感光纤测量温度和应力的精度完全取决于布里渊频移的控制精度。本发明通过采用一种光学微波鉴频器来提高布里渊频移的控制精度，同时系统采用多光谱通道（f_-2、f_-1、f₀、f₊₁和f₊₂）技术，在长距离范围内可使光信号能量基本保持恒定，以使其监测精度不受距离长短影响，另外扰偏器的应用也大大提高了系统的信噪比。

一种采用光学微波鉴频器和扰偏器的布里渊传感系统，它包括DFB激光器A、耦合器1、调制器1、调制器2、光学微波鉴频器1、光学微波鉴频器2、耦合器2、耦合器3、耦合器4、环路器1、光纤布拉格光栅FBG1、环路器2、调制器3、调制器4、脉冲发生器AWG1、脉冲发生器AWG2、光纤布拉格光栅FBG2、光纤布拉格光栅3、环路器3、偏振控制器、光纤放大器EDFA、扰偏器、环路器4、传感光纤、环路器5、光纤布拉格光栅FBG4、光电探测器PD和数据处理模块。

所述DFB激光器A输出的光束经耦合器1分成两路相等的光信号，其中一路光信号进入调制器1，所述调制器1输出的光信号进入耦合器2中，所述耦合器2分成两路98%和2%的光信号，其中2%光信号进入耦合器4中；另一路光信号进入调制器2，所述调制器2输出的光信号进入耦合器3中，所述耦合器3分成两路98%和2%的光信号，其中2%的光信号进入耦合器4中；所述耦合器4接收并混合来自耦合器2和耦合器3的光信号，所述耦合器4连接环路器1的a端，并将混合后的光信号经环路器1的b端输入到光纤布拉格光栅FBG1中,所述FBG1透射后的光信号输出到光学微波鉴频器2中，所述光学微波鉴频器2给调制器2提供调制信号；所述FBG1反射后的光信号通过环路器1的c端将光信号输入到光学微波鉴频器1中，所述光学微波鉴频器1给调制器1提供调制信号；