[发明专利]基于二级布里渊散射的高灵敏传感装置及方法

权利要求书

1.一种基于二级布里渊散射的高灵敏传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将同一激光器输出的窄线宽激光信号分为两路；

S2、其中一路光信号作为参考光，第二路光信号作为传感光；使参考光进入参考光纤并在参考光纤中发生自发布里渊散射，将产生的布里渊后向散射参考光重新反向输入参考光纤中使其再次发生布里渊散射，将产生的二级布里渊后向散射参考光输出；另一路光信号作为传感光，通过第一调制器将传感光调制成为脉冲光后，使脉冲光进入传感光纤并在传感光纤中发生自发布里渊散射，将产生的布里渊后向散射传感光通过第二调制器重新进行脉冲调制后再次反向输入传感光纤中使其再次发生布里渊散射，将产生的二级自发布里渊后向散射传感光输出；

S3、将步骤S2输出的二级布里渊后向散射参考光和二级自发布里渊后向散射传感光进行拍频，采集并分析拍频信号，解调传感光纤中的温度/应变信息；还包括以下步骤：

改变第一调制器和第二调制器的延迟时间τ，实现传感光纤中任意一点的测量；

扫描第一调制器和第二调制器的延迟时间τ，实现对传感光纤沿线的实时监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于二级布里渊散射的高灵敏传感方法，其特征在于，所述步骤S3中，解调传感光纤中的温度/应变信息的具体方法为：

分析拍频信号，得到二级布里渊频移量，通过二级布里渊频移量解调温度/应变信息。

3.一种基于二级布里渊散射的高灵敏传感装置，其特征在于，包括：窄线宽激光器（1），所述窄线宽激光器（1）的输出端与分光器（3）连接，

分光器（3）的第一输出端与第一光环形器（4）的第一端口连接，第一光环形器（4）的第二端口与参考光纤（6）的一端连接，第三端口与第二光环形器（8）的第一端口连接；第二光环形器（8）的第二端口与参考光纤（6）的另一端连接，第三端口与光耦合器（9）的第一输入端连接；

分光器（3）的第二输出端经第一调制器（13）与第三光环形器（14）的第一端口连接，第三光环形器（14）的第二端口与传感光纤（16）的一端连接，第三端口经第二调制器（17）与第四光环形器（19）的第一端口连接；第四光环形器（19）的第二端口与传感光纤（16）的另一端连接，第三端口与光耦合器（9）的第二输入端连接；

脉冲发生器（12）的输出端与所述第一调制器（13）和第二调制器（17）的控制端连接，用于驱动第一调制器（13）和第二调制器（17）并控制其相对延迟时间τ；

光耦合器（9）的输出端与光电探测器（10）连接，光电探测器（10）用于接收传感光纤（16）与参考光纤（6）中发生的二级布里渊后向散射参考光和二级自发布里渊后向散射传感光的拍频信号，输出端与频谱分析仪（11）连接；频谱分析仪（11）用于采集并分析拍频信号，解调传感光纤中的温度/应变信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于二级布里渊散射的高灵敏传感装置，其特征在于，还包括第一掺铒光纤放大器（2），所述第一掺铒光纤放大器（2）设置在窄线宽激光器（1）与分光器（3）之间，用于放大窄线宽激光器（1）的输出信号。

5.根据权利要求3所述的一种基于二级布里渊散射的高灵敏传感装置，其特征在于，还包括第一光滤波器（5）和第二光滤波器（15），所述第一光滤波器（5）设置在第一光环形器（4）的第三端口与第二光环形器（8）的第一端口之间，用于滤除布里渊后向散射参考光中的杂散信号；所述第二光滤波器（15）设置在第二光环形器（14）的第三端口与第四光环形器（19）的第一端口之间，用于滤除布里渊后向散射传感光中的杂散信号。

6.根据权利要求5所述的一种基于二级布里渊散射的高灵敏传感装置，其特征在于，还包括第二掺铒光纤放大器（7）和脉冲光放大器（18）；

所述第二掺铒光纤放大器（7）设置在第一光滤波器（5）和第二光环形器（8）的第一端口之间，所述脉冲光放大器（18）设置在第二光滤波器（15）和第四光环形器（19）的第一端口之间。

7.根据权利要求3所述的一种基于二级布里渊散射的高灵敏传感装置，其特征在于，所述分光器（3）为1×2光纤耦合器。

8.根据权利要求3所述的一种基于二级布里渊散射的高灵敏传感装置，其特征在于，所述第一调制器（13）和第二调制器（17）为电光强度调制器。