[实用新型]基于脉冲种子源放大的光纤激光光源及光纤传感系统

说明书

技术领域

本实用新型光电子涉及领域，特别涉及光纤传感技术领域，具体是指一种基于脉冲种子源放大的光纤激光光源及光纤传感系统。

背景技术

基于拉曼散射和布里渊散射技术的光纤传感系统，由于其具有传感介质简单(普通光纤)，连续分布式传感的特点，大量使用在桥梁、隧道、大坝等建筑物的应力健康监控，以及石油、输变电缆管线的温度监测等行业。

此类光纤传感系统基本采用以下结构：高峰值功率脉冲光源通过定向耦合器注入到传感光纤，普通单模光纤或普通多模光纤内，由于拉曼散射，会产生后向的斯托克斯光和反斯托克斯光，而温度和应力会造成传感光纤内拉曼效应的变化，通过检测斯托克斯(stocks)光和反斯托克斯(anti-stocks)光，并对其进行分析，可以测出传感光纤上的每一点的温度和应力变化。经过对比定标等处理，便可以对建筑物健康预警或温度的火灾预警。

其中，核心部件，高峰值功率脉冲光源，的常规做法是通过大功率激光器加上脉冲高峰值电流来实现。这一技术有以下的缺点：

(1)很难做到高的峰值功率，受激光器制造工艺的影响，实用化的高峰值功率半导体激光器很少；

(2)成本高昂，由于高峰值功率的激光器产量少，不易实现，故生产成本高昂；

(3)很难实现短的脉冲，由于该系统的脉冲长短直接决定系统测试的空间分辨率指标，测试精度在1m以下的系统，需要脉宽在10ns左右，而高峰值功率半导体激光器驱动电流很大，通常在数十安培量级，在如此短的时间内快速开启和关闭如此高的电流，电路实现相当困难。

总之，常规的脉冲激光方式，无论在技术实现上还是在成本控制上都难以达到系统的商用化水平。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种利用稀土掺杂光纤特有的放大和能量存储特点，实现大峰值功率和短脉冲，且结构相对简单，生产成本低廉的基于脉冲种子源放大的光纤激光光源及光纤传感系统。

为了实现上述的目的，本实用新型的基于脉冲种子源放大的短脉冲高功率光纤激光光源具有如下构成：

该光纤激光光源包括顺序连接的脉冲信号源、激光器高速驱动电路、脉冲种子激光器、波分复用器和稀土掺杂光纤，所述的光纤激光光源还包括泵浦激光器，所述的泵浦激光器的输出端连接所述的波分复用器的输入端，所述的稀土掺杂光纤还具有高峰值脉冲激光输出端。

该基于脉冲种子源放大的短脉冲高功率光纤激光光源中，所述的光纤激光光源还包括连接于所述的脉冲种子激光器与波分复用器之间的第一光纤隔离器。

该基于脉冲种子源放大的短脉冲高功率光纤激光光源中，所述的光纤激光光源还包括连接于所述的高峰值脉冲激光输出端的第二光纤隔离器。

该基于脉冲种子源放大的短脉冲高功率光纤激光光源中，所述的稀土掺杂光纤的长度为20米。

该基于脉冲种子源放大的短脉冲高功率光纤激光光源中，所述的脉冲种子激光器为分布反馈激光器、法布里-珀罗激光器或分布布拉格反射激光器。

该基于脉冲种子源放大的短脉冲高功率光纤激光光源中，所述的稀土掺杂光纤为掺铒光纤、掺镱光纤或掺镨光纤。

本实用新型还提供一种所述的光纤激光光源作为光源的光纤传感系统，该光纤传感系统还包括定向耦合器、传感光纤和后向散射检测装置，所述的光纤激光光源通过所述的定向耦合器连接所述的传感光纤，所述的后向散射检测装置与所述的定向耦合器相连接。

该光纤传感系统中，所述的后向散射检测装置为拉曼后向散射检测装置或布里渊后向散射检测装置。

该光纤传感系统中，所述的传感光纤为普通单模光纤或普通多模光纤。

采用了该实用新型的基于脉冲种子源放大的短脉冲高功率光纤激光光源及光纤传感系统，由于稀土掺杂光纤中的稀土金属离子是一个三能级系统，当泵浦激光器输出的光打到稀土金属离子上会将其激发到亚稳态，而在该亚稳态上，稀土金属离子有长达毫秒级的寿命，如稀土离子未受到扰动，则其以指数衰减回到基态，发出自发辐射(ASE)光，但当泵浦一直注入时，亚稳态上的稀土金属离子数目会很多，称之为高的能级反转数，此时，打入一个信号光，高的能级反转数会形成一个巨大的放大倍数，使绝大多数的亚稳态离子回到基态，并释放出一个高峰值的脉冲光。这个脉冲峰值功率是泵浦长时间的能量积累，这个过程实际上就是一个能量存储和释放的过程，利用这个过程可以容易地得到高峰值功率的脉冲光。本实用新型结构简单，生产成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的本实用新型的基于脉冲种子源放大的短脉冲高功率光纤激光光源的的结构示意图。