[发明专利]一种基于泵浦光扫频获取增益损耗谱的BOTDA装置

说明书

本发明属于分布式光纤传感领域，公开了一种基于泵浦光扫频获取增益损耗谱的BOTDA装置，包括窄线宽激光器，窄线宽激光器发出的光经分光器后分为两束，一束作为探测光经掺铒光纤放大器进行放大后进入传感光纤；另一束作为泵浦光，依次经电控单边带调制仪、脉冲信号调制器和脉冲光放大器后从另一端进入传感光纤；电控单边带调制仪用于在微波信号源的驱动下，对泵浦光进行高低频交替调制并对其进行扫频；脉冲信号调制器将泵浦光调制成为脉冲信号，脉冲光放大器对脉冲光进行放大后发送至传感光纤的另一端；泵浦光脉冲光与探测光在传感光纤中发生受激布里渊作用。本发明本发明使信号功率提高为传统BOTDA系统的2倍，提高了系统的信噪比。

技术领域

本发明属于分布式光纤传感系统，具体是一种基于泵浦光扫频获取增益损耗谱的BOTDA装置。

背景技术

分布式光纤传感因其抗电磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀性好，可以实现传感光纤沿线多个参量的连续测量等优点，在石油化工、航天航空、桥梁隧道、大型基础建筑结构健康监测等各大领域的应用中显示出其独特的应用前景。

分布式光纤传感中，由于布里渊光时域分析(BOTDA)系统具有较高的测量精度，较长距离的传感距离，以及较优的系统可行性，所以该发明基于BOTDA系统实现。研究人员提出利用增益谱和损耗谱的方法来提高传感系统信噪比，最终提高测量精度和传感距离。传统获得增益谱和损耗谱的技术有平衡探测技术，但该方法装置复杂且成本较大(AlejandroDomínguez-López,Alexia López-Gil,Sonia Martín-López,and Miguel González-Herráez.Signal-to-Noise Ratio Improvement in BOTDA Using Balanced Detection[J].IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,2014,26(4):338-341)；还有利用双边带探测光与移频后泵浦光获得增益谱和损耗谱的技术(Haritz Iribas,Alayn Loayssa,FlorianSauser,Miguel Llera,and S′ebastien Le Floch.Enhancement of signal-to-noiseratio in Brillouin optical time domain analyzers by dual-probedetection.Proceeding of SPIE,2017,10323:103237D)，但是该技术需要对泵浦光和探测光都进行频率调制，增加了装置复杂度和成本。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于泵浦光扫频获取增益损耗谱的BOTDA装置，在降低系统装置成本的前提下达到提高信噪比的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于泵浦光扫频获取增益损耗谱的BOTDA装置，包括窄线宽激光器，所述窄线宽激光器发出的光经分光器后分为两束，一束作为探测光经掺铒光纤放大器进行放大后进入传感光纤；另一束作为泵浦光，依次经电控单边带调制仪、脉冲信号调制器和脉冲光放大器后从另一端进入传感光纤；

所述电控单边带调制仪用于在微波信号源的驱动下，对泵浦光进行高低频交替调制，使其交替产生频率为频率为(v_L+f₁)的高频边带及频率为(v_L-f₁)的低频边带并对其进行扫频；所述脉冲信号调制器用于将泵浦光调制成为脉冲信号，所述脉冲光放大器用于对脉冲光进行放大后发送至传感光纤的另一端；其中，v_L为窄线宽激光器发出的激光频率，f₁为泵浦光的频移频率；

泵浦光脉冲光与探测光在传感光纤中发生受激布里渊作用，交替产生布里渊增益和布里渊损耗，散射光从传感光纤另一端后经光滤波器滤除杂散光后被光电探测器接收，然后被数据采集卡采集，实现分布式传感测量。