[发明专利]融合光纤布里渊频移器的分布式光纤布里渊传感器

说明书

技术领域

本发明涉及分布式光纤布里渊传感器，尤其是融合光纤布里渊频移器的分布式光纤布里渊传感器。

背景技术

在光纤布里渊光时域分析器领域，张在宣提出一种新型的《光纤布里渊光时域分析器》(中国专利：ZL200810063711.8)用光纤宽带非线性光放大效应和相干放大的布里渊散射光的应变、温度效应和光时域分析原理制成的光纤布里渊光时域分析器，解决了T.Horiguchi等发明的布里渊光时域分析器中，窄带探测激光器和窄带泵浦激光器的频率锁定的难题。为了提高布里渊光时域分析器(BOTDA)和布里渊光时域反射器(BOTDR)的测量精度，国内外学者(GabrieleBolognini，Marcelo A.Soto，and Fabrizio Di Pasquale，，IEEE PHOTONICSTECHNOLOGY LETTERS，2009，21(20)：1523-1525；张在宣等中国专利：ZL200710156868.0，ZL 200810063711.8；Mohammad Belal，Yuh Tat Cho，MortenIbsen and Trevor P Newson，Meas.Sci.Technol.2010，21，015204(7pp)；宋牟平等，中国激光，2010，37(3)：757-762；路元刚等提出的发明专利，授权公告号：CN100504309C)采用微波发生器或通过电光或声光调制器微波频移器等降低本地激光器信号(v₀)频率的技术方案，实现相干检测技术，由于光纤的布里渊声子的频率(v_B)约为11GHz，采用带有应变或温度信息的光纤布里渊回波信号(v₀-v_B‘)与本地激光器信号(v₀)外差相干检测在微波十吉赫芝频段。但是，在微波波段(11GHz)电子学检测难度大，而且很昂贵；陈方，万生鹏提出《双光纤相干外差检测布里渊频移的传感系统》方案(传感器与微系统，2006，47(8)：18-23)，采用与传感光纤是同一批生产的，10.3km参量都相同的光纤作为参考光纤实现相干检测，省略了光的频移调节环节，简化了光路和滤波，降低了对光源的稳频要求，但在远程布里渊时域反射仪中采用与传感光纤相同参量的光纤作为参考光纤是不现实的，缺乏实用性，而且仅用于中程10km传感系统。

发明内容

本发明的目的是提出一种简单、低价位、测量精度高、稳定性好的融合光纤布里渊频移器的分布式光纤布里渊传感器。

本发明的融合光纤布里渊频移器的分布式光纤布里渊传感器，包括窄线宽单频光纤激光器，第一光纤分路器，脉冲调制器，光纤布里渊频移器，第一光纤环行器，掺饵光纤放大器，偏振扰模器，第二光纤环行器，光纤窄带反射滤波器，第二光纤分路器，光纤拉曼泵浦激光器，单模传感光纤，光纤滤波器，第三光纤分路器，光电接收、放大器模块，第一数字信号处理器，光电外差接收、放大器模块，第二数字信号处理器和计算机，其中光纤布里渊频移器是由环行器，单模光纤和光纤F-P滤波器依次相连组成。第一光纤分路器的输入端与窄线宽单频光纤激光器相连，第一光纤分路器的一个输出端与光纤布里渊频移器中的环行器输入端相连，第一光纤分路器的另一个输出端与脉冲调制器的输入端相连，脉冲调制器的输出端经光纤放大器与偏振扰模器的输入端相连，偏振扰模器的输出端与第二光纤环行器的输入端相连，第二光纤环行器的一个输出端接光纤窄带反射滤波器的输入端，第二光纤环行器的另一个输出端接光纤滤波器的输入端，光纤窄带反射滤波器的输出端与第二光纤分路器的输入端相连，第二光纤分路器的一个输出端接光纤拉曼泵浦激光器，第二光纤分路器的另一个输出端与单模传感光纤连接，光纤拉曼泵浦激光器与单模传感光纤构成前向泵浦光纤拉曼放大器，光纤滤波器的输出端与第三光纤分路器的输入端相连，第三光纤分路器的一个输出端与光电接收、放大器模块的输入端相连，光电接收、放大器模块的输出端与第一数字信号处理器的输入端相连，第一数字信号处理器的输出端接计算机，第三光纤分路器的另一个输出端与第一光纤环行器一个输入端相连，第一光纤环行器的另一个输入端与光纤布里渊频移器中的环行器输出端相连，第一光纤环行器的输出端与光电外差接收、放大器模块的输入端相连，光电外差接收、放大器模块的输出端与第二数字信号处理器的输入端相连，第二数字信号处理器的输出端接计算机。

本发明中，所说的窄线宽单频光纤激光器是中心波長为1550nm，光谱线宽为3kHz，边模抑制比＞65dB，输出功率达0-20mW可调的连续运行光纤激光器。