[发明专利]基于光学啁啾链的超快分布式布里渊光学时域分析仪

说明书

本发明提供了一种基于光学啁啾链的超快分布式布里渊光学时域分析仪，属于分布式光纤传感领域。本发明的激光器模块输出激光信号作为载波，上支路中，高频脉冲段模块将产生的高频微波信号裁剪为脉冲段，并驱动电光调制器1将脉冲段加载到载波上，经过掺铒光纤放大器对输出光进行光功率放大，通过环形器的1‑2端口进入光学滤波器1，将一阶上边带滤出作为泵浦光，通过环形器的2‑3端口进入待测光纤；下支路中，将需要的啁啾链波形预编写入啁啾链模块的内存中，啁啾链模块输出的电学啁啾链信号驱动电光调制器2，将电学啁啾链信号加载到载波上，输出光通过光学滤波器2滤出一阶下边带作为探测光，最后，探测光进入待测光纤。

技术领域

本发明涉及一种基于光学啁啾链的超快分布式布里渊光学时域分析仪，属于分布式光纤传感领域。

背景技术

传感器广泛应用于现代工业和人类生活的各个领域，传统的电学传感器将被测信息按照一定的规律转化为电学信号，该类型传感器易受电磁干扰，不耐腐蚀，信息容量小，这限制了其性能和应用范围。而光纤传感器因其灵敏度高，测量速度快，信息容量大，成本低，抗电磁干扰、耐腐蚀，适用于较恶劣的环境等优点，具有广泛的应用前景。

近年来，基于受激布里渊散射效应的布里渊光时域分析仪得到国内外学者的广泛研究，该分析仪信噪比高，分布式测量，空间分辨率高，测量距离长等优势。

传统的布里渊光时域分析仪，操作原理主要采用“泵浦-探测法”。通常，一束高频率且高功率的脉冲光作为泵浦光，另外一束低频率且弱功率的连续光作为探测光，两束光波分别从待测光纤的两端注入。当两束光波的频率差接近待测光纤的布里渊频移(Brillouin frequency shift，BFS)时，由于光纤中的受激布里渊散射(StimulatedBrillouin scattering,SBS)效应，光功率会从高频的泵浦脉冲光转移到低频的探测光。由于泵浦光是脉冲光，通过对探测光扫频就可以获得分布式布里渊增益谱(Brillouin gainspectrum，BGS)，对于本征BGS是呈现出洛伦兹线型的。然后，可以通过洛伦兹曲线拟合算法或高斯曲线拟合算法获得光纤的分布式的BFS。BFS和光纤的应变或温度成线性关系，因此，可以通过解调BFS来计算出对应的应变或温度。由于有限的光波频率切换时间和较多的扫频个数，该布里渊光时域分析仪的分布式应变或温度的测量时间通常需要数秒到几分钟，这极大地限制了动态测量时的采样率。