[发明专利]一种分布式拉曼光纤多目标探测系统

权利要求书

1.一种分布式拉曼光纤多目标探测系统，其特征是：包括光发生模块(A)、传感器模块(B)和信号解析模块(C)；所述光发生模块(A)是由激光器发出激光，设置由光环形器和光纤布拉格光栅构成的各级联单元，获得各不同光谱段的反射光进入光复用器，经光复用器的选择形成出射光进入传感器模块(B)；所述传感器模块(B)是由各光纤布拉格光栅依次串联构成的纵向结构，使出射光在传感器模块中对应出射光波长的各光纤布拉格光栅上一一对应得到反射并进入所述信号解析模块(C)；经由所述信号解析模块(C)的解析获得测量区域的温度信息和化学信息，所述测量区域是指与纵向结构相对应的纵向位置；

所述光发生模块(A)是由激光器(1)发出激光I₁，所述各级联单元分别是：

第1级联单元：由第1光环形器(21)和第1光纤布拉格光栅FBG₁(31)构成，激光I₁经第1光环形器(21)入射到第1光纤布拉格光栅FBG₁(31)，形成透射光I₂以及波长为λ₁的反射光R₁，所述反射光R₁再经第1光环形器(21)进入光复用器(4)；

第2级联单元到第n-1级联单元的各中间级联单元：是由本级光环形器接收上一级透射光并入射到本级光纤布拉格光栅，经本级光纤布拉格光栅分别形成本级透射光和本级反射光，所述本级反射光再经本级环形器进入光复用器(4)；

第n级联单元：由第n光环形器(2n)和第n光纤布拉格光栅FBG_n(3n)构成，透射光I_n经第n光环形器(2n)入射到第n光纤布拉格光栅FBG_n(3n)，形成波长为λ_n的反射光R_n，所述反射光R_n再经第n光环形器(2n)进入光复用器(4)；

由此获得各不同光谱段的反射光R₁、R₂……R_n-1、R_n进入光复用器(4)，由所述光复用器(4)选择形成出射光I，所述出射光I经过中央光环形器(9)进入传感器模块(B)；

所述传感器模块(B)为一纵向结构，所述纵向结构是由依次为第n+1光纤布拉格光栅FBG_n+1(51)、第n+2光纤布拉格光栅FBG_n+2(52)、……第2n-1光纤布拉格光栅FBG_2n-1(5n-1)和第2n光纤布拉格光栅FBG_2n(5n)的各光纤布拉格光栅串联构成；所述第n+1光纤布拉格光栅FBG_n+1(51)、第n+2光纤布拉格光栅FBG_n+2(52)、……第2n-1光纤布拉格光栅FBG_2n-1(5n-1)和第2n光纤布拉格光栅FBG_2n(5n)的各光纤布拉格光栅具有与反射光R_n+1、R_n+2……R_2n-1、R_2n一一对应的反射波长，使所述出射光I在所述传感器模块(B)中对应出射光波长的各光纤布拉格光栅上一一对应进行反射，再次经过所述中央光环形器(9)进入信号解析模块(C)；

在传感器模块(B)中各光纤布拉格光栅之间分别设置纳米拉曼增强测量段(6)，是以各光纤布拉格光栅为分段节点，使所述出射光I与光纤外探测物接触并经光纤表面纳米拉曼增强层获得增强，对应产生各级拉曼散射光Ra₁、Ra₂……Ra_n-1、Ra_n，所述各级拉曼散射光与传感器模块(B)中各光纤布拉格光栅上对R_n+1、R_n+2……R_2n-1、R_2n的反射光共同形成信号光R；

所述解析模块(C)将信号光R经二向色镜(8)分别形成反射光K₁和透射光K₂，在所述解析模块(C)中，将所述反射光K₁导入第一光谱仪(SP1)获得到温度信号光谱图(P1)，并经解析获得测量区域的温度信息；将所述透射光K₂导入第二光谱仪(SP2)获得拉曼信号光谱图(P2)，经过解析获得测量区域物质的化学信息。