[发明专利]多点并行的高速混沌布里渊动态应变监测装置及方法

权利要求书

1.一种多点并行的高速布里渊混沌动态应变监测装置，其特征在于，包括宽带混沌激光源（1），所述宽带混沌激光源（1）用于输出自相关系数大于0.8的强周期宽带混沌激光，所述宽带混沌激光经分束器（2）分为两束，一束作为探测光依次经单边带调制器（3）、掺铒光纤放大器（5）、可编程光延迟发生器（6）后入射到传感光纤（13）的一端；另一束作为泵浦光依次经半导体光放大器（9）、脉冲光放大器（11）后入射至所述传感光纤（13）的另一端；从传感光纤（13）另一端输出的光信号，经可调谐光滤波器（14）滤除斯托克斯光后被光电探测器（15）探测，探测信号由数据采集单元（16）采集，然后发送至计算机（17）进行数据处理；

所述单边带调制器（3）用于对所述探测光进行单边带调制，使其与泵浦光的频差锁定在布里渊增益谱线性区的上升沿或下降沿，所述可编程光延迟发生器（6）用于调节探测光的光程；所述半导体光放大器（9）用于将所述泵浦光调制成脉冲宽度小于反馈延迟时间τ的脉冲光。

2.根据权利要求1所述的一种多点并行的高速布里渊混沌动态应变监测装置，其特征在于，还包括宽带微波信号源（4）和脉冲信号发生器（10），所述脉冲信号发生器（10）用于驱动所述半导体光放大器（9），所述宽带微波信号源（4）用于驱动所述单边带调制器（3）。

3.根据权利要求2所述的一种多点并行的高速布里渊混沌动态应变监测装置，其特征在于，还包括光扰偏器（7）、光隔离器（8）和光环行器（12），所述光扰偏器（7）和光隔离器（8）设置在掺铒光纤放大器（5）和传感光纤（13）的一端之间；所述光环行器（12）的第一端口与脉冲光放大器（11）的输出端连接，第二端口与传感光纤（13）的另一端连接，第三端口输出信号经所述可调谐光滤波器（14）入射至光电探测器（15）。

4.根据权利要求3所述的一种多点并行的高速布里渊混沌动态应变监测装置，其特征在于，所述分束器（2）为1×2光纤耦合器，所述宽带混沌激光源（1）的输出端通过单模光纤跳线与1×2光纤耦合器的输入端连接；1×2光纤耦合器的第一个输出端通过单模光纤跳线与单边带调制器（3）的输入端连接；单边带调制器（3）的输出端通过单模光纤跳线与掺铒光纤放大器（5）的输入端连接；掺铒光纤放大器（5）的输出端通过单模光纤跳线与光扰偏器（7）的输入端连接；光扰偏器（7）的输出端通过单模光纤跳线与光隔离器（8）的输入端连接；光隔离器（8）的输出端与传感光纤（13）一端连接；

1×2光纤耦合器的第二个输出端通过单模光纤跳线与半导体光放大器（9）的输入端连接；半导体光放大器（9）的输出端通过单模光纤跳线与脉冲光放大器（11）的输入端连接：脉冲光放大器（11）的输出端通过单模光纤跳线与光环行器（12）的第一端口端连接；光环行器（12）的第二端口与传感光纤（13）的另一端连接，第三端口通过单模光纤跳线与可调谐光滤波器（14）的输入端连接；可调谐光滤波器（14）的输出端通过单模光纤跳线与光电探测器（15）的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的一种多点并行的高速布里渊混沌动态应变监测装置，其特征在于，所述宽带混沌激光源（1）用于输出-3dB光谱线宽大于5GHz、-3dB功率谱带宽大于10GHz的强周期宽带混沌激光，所述脉冲信号发生器（10）的型号为Agilent-81150A，所述半导体光放大器（9）为OAM-SOA-PL型高消光比半导体光放大器，传感光纤（13）采用G652单模光纤或G655单模光纤。

6.一种多点并行的高速布里渊混沌动态应变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将同一激光器输出的自相关系数大于0.8的强周期宽带混沌激光分为两束，分别作为探测光和泵浦光；

S2、通过单边带调制器（3）对探测光进行频移，使其与泵浦光的频差锁定在布里渊增益谱线性区的上升沿或下降沿，同时通过脉冲信号发生器驱动半导体光放大器，将泵浦光调制成脉冲宽度小于反馈延迟时间τ的泵浦脉冲光；然后将泵浦脉冲光和频移后的探测光从传感光纤两端分别输入传感光纤；

S3、采集传感光纤中输出的混沌斯托克斯光信号；通过计算脉冲飞行时间，并对传感光纤中输出的混沌斯托克斯光信号进行解调，以得到传感光纤中多点的动态应变信息；

S4、通过可编程光延迟发生器（6）调节探测光的光程，使得探测光和泵浦脉冲光在传感光纤不同位置处发生受激布里渊放大作用，重复步骤S3，实现多重相关峰沿待测光纤的扫描，从而获取整个传感光纤沿线的动态应变信息。