[发明专利]一种基于光频域反射计的偏振衰落消除装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于光频域反射计的偏振衰落消除装置及方法，其装置包括：可调谐激光器、耦合器、环形器、集成相干接收单元以及数据处理单元；所述可调谐激光器用于产生偏振激光；所述耦合器用于将所述偏振激光分为测量激光以及本振激光；所述环形器用于根据所述测量激光以及待测器件生成反射激光；所述集成相干接收单元用于根据所述本振激光和所述反射激光生成多路拍频信号；所述数据处理单元用于对所述多路拍频信号进行处理分析，获得所述待测器件的待测参数。本发明通过设置集成相干接收单元实现偏振衰落消除，降低了偏振衰落消除装置的成本，并从根本上消除了偏振衰落。

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频域反射计的偏振衰落消除装置及方法。

背景技术

光频域反射计(OFDR)是一种广泛应用于光通信、航空航天、土木工程、能源电力等领域的分布式光纤测量与传感技术。OFDR中的单模光纤存在双折射现象，会造成光纤链路中的输出光的偏振态发生变化而产生偏振衰落现象。OFDR技术的基本原理是光外差检测，是通过获取信号光和参考光的拍频干涉信号。偏振衰落现象的具体表现为信号光和参考光的拍频干涉信号幅度随机涨落，甚至会出现无法检测到拍频干涉信号的情况。偏振衰落效应会严重影响OFDR系统测量的准确性。

目前抑制偏振衰落的方法主要有两种：一种方法是将OFRD中的光器件均替换为保偏光器件，例如：将单模光纤全部替换为保偏光纤，将耦合器替换为保偏耦合器等，避免出现偏振衰落。另一种方法是在参考光路或信号光路中添加偏振控制器来控制该光路光信号的偏振态，从而实现抑制偏振衰落。

现有技术存在以下问题：第一种方法中由于保偏光器件的价格过高，导致整个偏振衰落消除装置的成本过高。第二种方法中偏振控制器需要前期调节，但当外界环境发生变化时，参考光和信号光的最佳匹配偏振态有可能发生改变，导致偏振衰落消除效果不稳定。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于光频域反射计的偏振衰落消除装置及方法，用以解决现有技术中存在的偏振衰落消除装置的成本过高、消除效果不稳定的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于光频域反射计的偏振衰落消除装置，包括：可调谐激光器、耦合器、环形器、集成相干接收单元以及数据处理单元；

所述可调谐激光器用于产生偏振激光；

所述耦合器用于将所述偏振激光分为测量激光以及本振激光；

所述环形器用于根据所述测量激光以及待测器件生成反射激光；

所述集成相干接收单元用于根据所述本振激光和所述反射激光生成多路拍频信号；

所述数据处理单元用于对所述多路拍频信号进行处理分析，获得所述待测器件的待测参数。

在一些可能的实现方式中，所述集成相干接收单元包括偏振分束器、分束器、第一混频器、第二混频器、平衡探测器；

所述偏振分束器用于将所述反射激光分为第一子反射激光和第二子反射激光；

所述分束器用于将所述本振激光分为第一子本振激光和第二子本振激光；

所述第一混频器用于将所述第一子反射激光和所述第一子本振激光进行混频，生成第一混频信号和第二混频信号；

所述第二混频器用于将所述第二子反射激光和所述第二子本振激光进行混频，生成第三混频信号和第四混频信号；

所述平衡探测器用于根据所述第一子反射激光、所述第二子反射激光、所述第一子本振激光、所述第二子本振激光、所述第一混频信号、所述第二混频信号、所述第三混频信号和所述第四混频信号生成第一拍频信号、第二拍频信号、第三拍频信号和第四拍频信号。