[发明专利]基于超连续谱的布里渊光相关域分析器装置及方法

说明书

本发明涉及分布式光纤传感系统，具体是一种基于超连续谱的布里渊光相关域分析器装置及方法。所述装置包括准连续波拉曼光纤激光器、第一光隔离器、真波光纤、第一可调谐光滤波器、第二光隔离器、1×2光纤耦合器、第一偏振控制器、高速电光调制器、微波信号源、可变光延迟线、第一光放大器、光扰偏器、第三光隔离器、传感光纤、第二偏振控制器、第二光放大器、光环行器、第二可调谐光滤波器、光功率探测计。与BOCDA系统相比，本发明具有更高的空间分辨率、更长的分布传感距离；值得陈述的是其超连续谱不仅具有更宽的光谱，意味着空间分辨率可达到亚毫米量级，而且准连续波拉曼光纤激光器输出功率高，这为长距离传感提供了足够的能量。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感系统，具体是一种基于超连续谱的布里渊光相关域分析器装置及方法。

背景技术

目前，分布式光纤传感技术在地下隧道、航空航天、石油化工、电力工业、核工业、土木工程及军事等安全监测领域得到了广泛应用。由于分布式光纤传感技术是以光纤作为传感元件和传输元件，因此可以实现整个光纤长度上不同位置的温度和应变测量。相比其它传感技术，基于布里渊散射的分式光纤空间分辨率高、传感距离长、抗电磁干扰、误差小等优点，受到人们的青睐。

目前, 基于布里渊散射的传感技术的研究主要集中在四个方面：1)布里渊光时域反射器（Brillouin Optical Time-domain Reflectometry, BOTDR）；2)布里渊光时域分析器(Brillouin Optical Time-Domain Analysis, BOTDA)；3)布里渊光相关域反射器(Brillouin Optical Correlation-Domain Reflectometry, BOCDR)；4)布里渊光相关域分析器(Brillouin Optical Correlation-Domain Analysis, BOCDA)。

基于布里渊光时域反射器和布里渊光时域分析器的分布式光纤传感系统，是以脉冲光作为探测信号，通过测量布里渊频移，获得光纤沿线温度/应变的信息。但是，受限于声子寿命，BOTDR和BOTDA的空间分辨率最低只能达到1m。相比于BOTDR和BOTDA，基于布里渊光相关域反射器和布里渊光相关域分析器的分布式光纤传感系统采用低相干态的探测信号作为传感信号，具有更高的空间分辨率。BOCDR是基于光纤的自发布里渊散射效应，由于自发布里渊散射光的功率非常微弱，使其传感距离受限。而BOCDA是基于光纤的受激布里渊散射效应，其布里渊散射光更强，具有更长的传感距离。因此，BOCDA可以实现长距离、高空间分辨率的分布式光纤传感测量。