[发明专利]一种减弱光纤自发布里渊散射幅度振荡的方法及装置

说明书

本发明提出一种减弱光纤自发布里渊散射幅度振荡的方法及装置，核心思想是同时采用偏振分集接收和预放大技术，用偏振分束器将本地光分为p分量和s分量，用第二1:1光纤耦合器将后向布里渊散射光分为两束，p分量、s分量分别和两束散射光相干拍频，同时用数据采集卡检测并采集两路相干信号，并利用后继的均方和数据处理方法，实现减少相干检测中幅度的振荡的目的。本发明的特点和优点是：本发明适用于任何线宽的主激光器传感系统，在更换主光源的情况下无需改变装置，无需任何调制和转动模块，系统响应速度快，稳定性好，有利于实用化。

技术领域

本发明涉及光纤传感器，特别是指一种减弱光纤自发布里渊散射幅度振荡的方法及装置。

背景技术

近些年来，分布式光纤传感器因其能够长距离分布式传感和抗电磁干扰等一系列优点得到了广泛的研究和应用[Li Mi，Jiao Wenxiang，Zhang Xuping，Song Yuejiang，Qian Hongqiang，Yu Jianjie，An algorithm for determining the peak frequency ofBOTDR under the case of transient interference，IEEE Journal of SelectedTopics in Quantum Electronics，2017，23(2):56011051-5.]。当前研究的热点包括布里渊光时域分析仪(BOTDA)和布里渊光时域反射计(BOTDR)。前者需要相向传输的泵浦光和探针光，实验结构比较复杂。而后者仅需要单端脉冲注入，比较简单，应用范围更加广泛。

由于布里渊散射光和入射光的频差只有大约11GHz(1550nm波段)，微弱的自发布里渊散射光淹没于瑞利散射中，很难通过直接检测的方法将布里渊散射光提取出来。一般采用相干检测的方案[K.Shimizu，T.Horiguchi，Y.Koyamada，T.Kurashima.Coherentself-heterodyne Brillouin OTDR for measurement of Brillouin frequency-shiftdistribution in optical fibers[J].Journal of Lightwave Technology，1994，12(5):730-736.]，其中主光源的一部分被调制成脉冲用来产生散射光，另外一部分用来产生本地光，散射光和本地光进行混频，所得到的拍频信号可将布里渊信号从瑞利散射中分离出来。但是，在相干检测过程中，本地光和散射光的偏振性会影响探测到的拍频信号的幅度，使得拍信号的幅度振动剧烈[M.Alahbabi，Y.T.Cho，T.P.Newson.Comparison of the methodsfor discriminating temperature and strain in spontaneous Brillouin-baseddistributed sensors[J].Optics Letters，2004，29(1):26-28.]，影响传感测量时幅度变化的准确度，进而影响了传感系统的精度。

为了抑制偏振对幅度的影响，目前已有的技术方案如下：

在先方案之一是在本地参考光后放置扰偏器以改变本地光的偏振度[参见：T.Kurashima，M.Tateda，T.Horiguchi，Y.Koyamada，Performance improvement of acombined OTDR for distributed strain and loss measurement by randomizing thereference light polarization state，IEEE Photonics Technology Letters，1997，9(3):360-362.]。该方案针对本地光的偏振性，利用扰偏器将本地光的偏振状态完全扰乱，使得其与散射光干涉时不受偏振状态变化的影响，可消除幅度分布中偏振带来的振荡。