[发明专利]一种基于循环移频的BOTDR相干探测装置和方法

权利要求书

1.一种基于循环移频的新型BOTDR相干探测装置，包括激光器、第一耦合器、电光调制器、光纤环形器、第二耦合器、传感光纤、平衡探测器、信号调理电路、采集卡、同步装置；其特征在于，还包括可控循环移频模块，所述可控循环移频模块包括第一光开关、声光调制器、掺铒光纤放大器、环路光纤和第二光开关；其中，

采集卡，用于输出触发信号至同步装置；

同步装置，用于当接收到触发信号后在预先设定的不同时间段内，分别向第一光开关、第二光开关、声光调制器、电光调制器输入脉冲信号，从而控制第一光开关、第二光开关、声光调制器、电光调制器工作；

激光器，用于输出连续的窄线宽激光至第一耦合器；

第一耦合器，用于将窄线宽激光分成两路：第一路为初始探测光输入至第一光开关，第二路为本振光输入至第二耦合器；

第一光开关，用于当接收到同步装置输出的高电平时，将初始探测光由其第一输入端输入，并由其输出端输出至声光调制器；

声光调制器，用于将初始探测光调制成脉冲光输出至掺铒光纤放大器；

掺铒光纤放大器，用于将脉冲光放大后输出至第二光开关；

第二光开关，用于当接收到同步装置输出的低电平时，将放大后的脉冲光由其输入端输入，并由其第一输出端输出至环路光纤；

环路光纤，用于当第一光开关接收到同步装置输出的低电平时，将放大后的脉冲光输入至第一光开关的第二输入端，如此循环在由第一光开关、声光调制器、掺铒光纤放大器、第二光开关、环路光纤构成的循环通道内，当满足预先设定的循环终止条件时，同步装置输出低电平至第二光开关，第二光开关的第二输出端输出前端探测光至电光调制器；

电光调制器，用于将接收到的前端探测光调制成最终探测光输入至光纤环形器；

光纤环形器，用于将最终探测光由其第1端口输入，并由其第2端口注入至传感光纤；

传感光纤，用于当接收到最终探测光时，产生布里渊散射光输入至光纤环形器的第2端口，并由光纤环形器的第3端口输出至第二耦合器；

第二耦合器，用于将接收到的布里渊散射光与本振光混频后，输出相干光至平衡探测器；

平衡探测器，用于将相干光转换成电信号后输出至信号调理电路；

信号调理电路，用于对电信号进行调理，输出调理信号至采集卡经处理得到频谱信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于循环移频的新型BOTDR相干探测装置，其特征在于，所述预先设定的循环终止条件为循环次数。

3.根据权利要求1所述的一种基于循环移频的新型BOTDR相干探测装置，其特征在于，所述第一耦合器为90:10耦合器。

4.根据权利要求1所述的一种基于循环移频的新型BOTDR相干探测装置，其特征在于，所述第二耦合器为50:50耦合器。

5.基于权利要求1所述的一种基于循环移频的新型BOTDR相干探测装置的方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤一、预先设定在不同时间段内分别向第一光开关输入第一切换脉冲、第二光开关输入第二切换脉冲、声光调制器输入第一调制脉冲、电光调制器输入第二调制脉冲；

步骤二、采用激光器输出连续的窄线宽激光，该窄线宽激光经第一耦合器分成两路：第一路作为初始探测光输入至第一光开关，第二路为本振光输入至第二耦合器；

步骤三、当第一切换脉冲为高电平时，第一光开关的第一输入端在时间段t₁导通，产生脉冲宽度为t₁的激光脉冲输入至声光调制器；在时间段t₁后，第一光开关的第二输入端导通；

步骤四、控制第一调制脉冲的脉冲宽度t₂，声光调制器输出频率上移Δf的脉冲光至掺铒光纤放大器，放大后的脉冲光输入至第二光开关；其中，t₂>t₁；

步骤五、当第二切换脉冲为低电平，放大后的脉冲光由第二光开关的第一输出端输出，经环路光纤后又输入至第一光开关的第二输入端，如此循环在由第一光开关、声光调制器、掺铒光纤放大器、第二光开关、环路光纤构成的循环通道内；当满足预先设定的循环终止条件时，第二切换脉冲为低电平，则第二光开关的第二输出端输出前端探测光至电光调制器，经调制成脉冲宽度t₀的最终探测光由光纤环形器的第1端口输入至光纤环形器，并由光纤环形器的第2端口注入至传感光纤；其中，t₂>t₁>t₀；

步骤六、当传感光纤接收到最终探测光，产生布里渊散射光输入至光纤环形器的第2端口，并由光纤环形器的第3端口输出并与本振光经混频后输出相干光，该相干光转换成电信号后经调理、处理得到频谱信息。