[发明专利]一种基底噪声抑制的混沌布里渊动态光栅产生装置及方法

说明书

本发明提供一种基底噪声抑制的混沌布里渊动态光栅产生装置及方法。混沌布里渊动态光栅因具有单光栅、长时间稳定维持、光栅长度可控的特性，确保了基于混沌布里渊动态光栅的分布式光纤传感系统能够实现分布式温度和应变的无交叉敏感测量。然而，混沌布里渊动态光栅传感系统存在基底噪声较大的问题，严重影响了系统中的应用。本发明通过光开关调制混沌激光解决了现有的混沌布里渊动态光栅传感系统中基底噪声较大的问题。本系统包括混沌激光源、电光调制器、脉冲发生器、光隔离器、第二光纤耦合器、第一掺铒光纤放大器、第二偏振控制器、保偏光纤、延迟光纤、第二掺铒光纤放大器、单边带调制器、微波源、第三偏振控制器。

技术领域

本发明应用于光纤传感、全光器件及信号处理领域，具体是一种基底噪声抑制的混沌布里渊动态光栅产生装置及方法，能够通过光开关调制混沌激光实现抑制混沌布里渊动态光栅基底噪声的目的。

背景技术

相比于传统的通过光刻技术周期性调制光纤内部折射率而形成的光纤布拉格光栅，2008年，韩国中央大学的K.Y.Song等人通过向保偏光纤的两端分别注入偏振方向相同、频率差为布里渊频移的两束泵浦光，使其在光纤相遇位置处发生受激布里渊散射，由电致伸缩效应产生的声波场周期性调制光纤折射率形成布里渊动态光栅(Optics Letters，2008，vol.33，no.9，926-928)。因布里渊动态光栅具有全光产生、快速重构、位置可调以及参数灵活可控等优势，近年来已在可变光延迟线，光存储，全光信号处理，分布式光纤传感，全光触发器以及高分辨率光谱仪等领域得到广泛应用。

目前国内外主要是利用时域和相关域技术对布里渊动态光栅的产生及应用进行研究。在时域系统中，通常采用脉冲信号来产生布里渊动态光栅(Optics Letters，2010，vol.35，no.1，52-54)。然而，由于脉宽和高峰值功率的影响，其产生的布里渊动态光栅的长度受限于声子寿命且不能稳定维持，系统结构复杂且研究成本较高。在相关域系统中，采用的连续泵浦光信号具有的周期性会导致多布里渊动态光栅的产生(Optics Letters，2009，vol.34，no.7，1126-1128)。为了解决这些问题，利用混沌激光具有的图钉相关特性在光纤中生成单个的并且可以稳定维持的混沌布里渊动态光栅被提出(Optics Letters，2012，vol.37，no.5，893-895)。最近，混沌布里渊动态光栅的特性也被进一步研究，并且，由于光反馈半导体激光器产生的混沌激光隐含的外腔时延特性导致的虚假布里渊动态光栅，也通过滤波光反馈技术得到了有效抑制，这在很大程度上提高了混沌布里渊动态光栅系统的信噪比(Optics Communications，2017，vol.396，210-215)。基于混沌布里渊动态光栅的分布式光纤传感系统，解决了现有基于布里渊动态光栅的分布式光纤传感系统光栅长度受限于声子寿命、反射强度不稳定、容易产生多光栅的问题(中国发明专利：CN2016110029823)。

然而，由于混沌激光具有的类噪声特性，导致在混沌布里渊动态光栅周围出现由两束混沌泵浦光互相关作用引起的波动旁瓣。混沌布里渊动态光栅周围波动旁瓣产生的根本原因是混沌激光本身具有的强度随时间随机波动的类噪声特性，但该混沌特性无法消除。在抑制外腔时延导致的虚假布里渊动态光栅之后，这些波动旁瓣仍然对混沌布里渊动态光栅系统的信噪比产生了严重的不利影响，限制了混沌布里渊动态光栅传感系统的传感距离，降低了混沌布里渊动态光栅传感系统的空间分辨率。因此，抑制混沌布里渊动态光栅的波动旁瓣对其进一步发展和应用至关重要。

基于此，有必要发明一种基底噪声抑制的混沌布里渊动态光栅产生装置及方法，以解决现有的基于混沌布里渊动态光栅的传感系统存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决现有的混沌布里渊动态光栅存在的由于混沌激光的类噪声特性导致混沌布里渊动态光栅周围出现波动旁瓣，使混沌布里渊动态光栅传感系统基底噪声较大的问题，提供了一种基底噪声抑制的混沌布里渊动态光栅产生装置及方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：