[发明专利]基于预泵浦脉冲和格雷码编码的布里渊光时域分析仪

摘要

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种基于预泵浦脉冲和格雷码编码的布里渊光时域分析仪，包括窄线宽半导体激光器、耦合器、第一掺铒光纤放大器、第一偏振控制器、单边带调制器、微波源、光隔离器、传感光纤、光环形器、第二掺铒光纤放大器、扰偏器、电光强度调制器、第二偏振控制器、任意波形发生器、光滤波器、光电探测器、信号采集及处理系统；本发明的技术目的是在保持BOTDA系统高空间分辨率的前提下，同时保证系统的传感距离和测量精度，提升BOTDA系统的传感性能。

主权项

一种基于预泵浦脉冲和格雷码编码的布里渊光时域分析仪，包括窄线宽半导体激光器(1)、耦合器(2)、第一掺铒光纤放大器(3)、第一偏振控制器(4)、单边带调制器(5)、微波源(6)、光隔离器(7)、传感光纤(8)、光环形器(9)、第二掺铒光纤放大器(10)、扰偏器(11)、电光强度调制器(12)、第二偏振控制器(13)、任意波形发生器(14)、光滤波器(15)、光电探测器(16)、信号采集及处理系统(17)；所述窄线宽半导体激光器(1)发出的连续光经耦合器(2)后分成两路，其中：由耦合器(2)的第一端口(21)输出的连续光，经第一掺铒光纤放大器(3)进行光放大和第一偏振控制器(4)调整偏振态之后，注入由微波源(6)驱动的单边带调制器(5)，所述微波源输出信号的频率为fm，所述单边带调制器(5)受微波源(6)驱动后产生移频量为fm的单边带信号作为探测光信号，所述探测光信号经光隔离器(7)之后输入传感光纤(8)；由耦合器(2)的第二端口(22)输出的连续光，经第二偏振控制器(13)调整偏振态之后，通过任意波形发生器(14)控制的电光强度调制器(12)被调制成编码泵浦脉冲光，所述编码泵浦脉冲光经扰偏器(11)和第二掺铒光纤放大器(10)后由光环形器(9)的第一端口(91)注入，然后由光环形器(9)的第二端口(92)输出至传感光纤(8)的另一端；上述探测光信号和泵浦脉冲光信号在传感光纤(8)中相向传输并发生受激布里渊散射作用，携带布里渊散射信息的探测光信号经光环形器(9)的第三端口(93)进入光滤波器(15)，滤除自发辐射噪声之后进入光电探测器(16)进行光电转换，信号采集及处理系统(17)采集光电探测器(16)输出的编码布里渊时域散射信号；其特征在于：所述任意波形发生器(14)依次产生同时包含预泵浦部分和主脉冲部分的Golay码和只包含预泵浦部分的Golay码，调制电光强度调制器(12)产生编码泵浦脉冲光，依次获取两组编码布里渊时域散射信号，在后续信号处理过程中对两组布里渊散射信号做差分运算，并对差分运算得到的信号进行解码、归一化处理得到布里渊增益谱，再通过洛伦兹拟合即可得到传感光纤(8)沿线的布里渊频移分布，根据布里渊频移与温度或应变的对应关系，实现光纤分布式温度或应变传感。