[发明专利]一种时分复用光纤传感器光路结构

说明书

本发明公开一种时分复用光纤传感器光路结构，属于光纤传感技术领域。所述时分复用光纤传感器光路结构包括依次相连的光源、声光调制器、光电转换器和解调处理器，所述声光调制器和所述光电转换器之间还包括光纤环形器，所述光纤环形器的第一端口与所述声光调制器相连，第三端口与所述光电转换器相连，第二端口接光开关；N元时分复用光纤传感器阵列，包括干路传输光纤T₁、T₂和N个光纤传感器。本发明从精简光纤、光纤器件数量以及进行光路冗余设计的两个角度提高时分复用光纤传感器阵列的可靠性。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种时分复用光纤传感器光路结构。

背景技术

时分复用是最常见的光纤传感器阵列复用技术之一。光纤传感器阵列可采用时分复用技术极大地提高阵列规模。申请号为201010540799.5的中国发明专利公开了一种时分复用光纤水听器阵列的光路结构及其调制解调方法，但该方案系统复杂度高；申请号为201510862364.5的中国发明专利公开了一种时分复用光纤水听器阵列的光路结构，实现了传感阵列的湿端全光化，降低了系统噪声，提高了系统性能。

但以上两个专利的光路结构都比较复杂、如图1所示使用光器件较多，具体表现为：

1、在此时分复用光纤传感器阵列光路结构中，每个光纤传感器由一个迈克尔逊干涉仪(包含：一只1×2光纤耦合器、一段传感光纤、一段参考光纤及其尾端的两只法拉第旋转镜)；

2、每个光纤传感器外围光路结构实际还包含：一只2×2光纤耦合器(C¹)、一只1×2光纤耦合器(C²)、一段与后一个光纤传感器之间的延时光纤D、两段回传光信号的光纤O及R；

综合以上信息，N元时分复用光纤传感器阵列光路结构中：有系统干路传输光纤两根T₁、T₂，1×2光纤耦合器共(1+1)*N＝2N只，2×2光纤耦合器N只，传感、参考、延时及回传光纤共N+N+N+(N-1)+(N-1)＝5N-2段光纤，法拉第旋转镜2N只。阵列时分复用的规模越大，系统中的光纤、光纤器件数量呈数倍于系统规模的级别变多，根据可靠性设计原理，此时分复用阵列的可靠性急剧变差。

另外，此类光路结构中从光信号流程看，都属于串联结构，光信号从光源向光电转换器件单向传输，图1中箭头指示了光信号的传输方向。若两根传输光纤(T₁，T₂)中的任意光纤发生光纤断裂，会造成系统光信号断路，发生系统性故障，此光纤传感器阵列全部无法工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时分复用光纤传感器光路结构，以解决现有的时分复用光纤传感器阵列光路结构中存在可靠性不足的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种时分复用光纤传感器光路结构，包括依次相连的光源、声光调制器、光电转换器和解调处理器，所述声光调制器和所述光电转换器之间还包括：

光纤环形器，所述光纤环形器的第一端口与所述声光调制器相连，第三端口与所述光电转换器相连，第二端口接光开关；

N元时分复用光纤传感器阵列，包括干路传输光纤T₁、T₂和N个光纤传感器。

可选的，所述光纤传感器包括延时光纤和光纤耦合器。

可选的，所述N个光纤传感器串联连接。

可选的，所述光开关为单刀双掷开关。

可选的，所述单刀双掷开关与干路传输光纤T1或者干路传输光纤T2连接。

可选的，所述光源是能够发出连续激光的激光光源。