[发明专利]基于带阻滤波器阵列的光纤随机激光器及分布式传感系统

说明书

本发明公开了一种基于带阻滤波器阵列的光纤随机激光器及分布式传感系统，光纤随机激光器包括泵浦激光器、光纤环镜、波分复用器、激光输出头、单模光纤和带阻滤波器阵列；泵浦激光器与波分复用器连接，光纤环镜与波分复用器连接，激光输出头与波分复用器连接，单模光纤的一端与波分复用器连接，单模光纤的另一端与带阻滤波器阵列连接；带阻滤波器阵列中的任意一个带阻滤波器均有两个中心波长，且两个中心波长与光纤拉曼增益谱的两个峰值波长一一对应。本发明的目的在于提供一种基于带阻滤波器阵列的光纤随机激光器及分布式传感系统，使得光纤随机激光器可以输出平坦光谱，从而有效提高基于光纤随机激光传感系统的复用能力。

技术领域

本发明涉及光纤随机激光技术领域，尤其涉及一种基于带阻滤波器阵列的光纤随机激光器及分布式传感系统。

背景技术

1994年，N.M.Lawandy等人发现了随机光辐射现象，并报道了世界上第一台基于粉末强散射的随机激光器。这一发现使大量学者产生了对随机激光性质以及随机激光器结构的研究兴趣。随后，逐渐发现了基于半导体粉末、生物组织、悬浮染料等其他随机介质的激光器。然而，上述随机激光器都是二维或三维结构的，存在随机激光输出方向不可控，激射阈值高等缺点。

2007年，基于光纤材料的一维随机激光器被提出，激光输出方向实现了可控。随着随机激光器的发展，2010年，一种新型的基于普通单模光纤的随机激光器在期刊《NaturePhotonics》上被报道。由于光纤随机激光器具有输出无模式、稳定性好、功率高、长腔结构等优势，近年来，被大量应用于光纤传感和光纤通信等领域。要想将光纤随机激光器用于传感领域，只需在光纤随机激光器原有结构基础上加一些传感元件。

2012年，电子科技大学研究小组首次发现没有任何点式反馈的光纤随机激光系统是一套对温度不敏感的分布式激射系统。受此启发，他们提出将光纤随机激光器用于实现长距离点式光纤传感。随后，他们分别进行了基于一阶随机激射和二阶随机激射的温度传感实验，实现了传感距离100km，一阶光谱信噪比20dBm，二阶光谱信噪比35dBm的点式传感。此后，相关研究人员开展了大量关于如何有效将光纤随机激光器应用于传感领域的研究。

2016年，电子科技大学同一研究小组搭建了100km基于有源光纤和普通单模光纤的光纤随机激光系统，并应用该系统进行了温度传感实验。传感系统使用掺铒和拉曼混合放大的方式实现了100km的温度传感。

虽然光纤随机激光器可以应用于光纤传感领域，但由于目前光纤随机激光器的一些特性，导致基于光纤随机激光的传感系统复用能力受光纤拉曼增益带宽限制，复用能力有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于带阻滤波器阵列的光纤随机激光器及分布式传感系统，使得光纤随机激光器可以输出平坦光谱，当用于光纤随机激光的传感系统时，可有效提高基于光纤随机激光传感系统的复用能力。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于带阻滤波器阵列的光纤随机激光器，包括泵浦激光器、光纤环镜、波分复用器、激光输出头、单模光纤以及带阻滤波器阵列；

所述波分复用器包括Ⅰ端口、Ⅱ端口、Ⅲ端口以及公共端口，所述泵浦激光器与所述Ⅰ端口连接，所述光纤环镜与所述Ⅱ端口连接，所述激光输出头与所述Ⅲ端口连接，所述单模光纤的一端与所述公共端口连接，所述单模光纤的另一端与所述带阻滤波器阵列连接；

所述带阻滤波器阵列中的任意一个所述带阻滤波器均有两个中心波长，且两个中心波长与光纤拉曼增益谱的两个峰值波长一一对应。

优选地，所述带阻滤波器阵列包括N个依次连接的带阻滤波器，且相邻两个所述带阻滤波器的距离相等。

优选地，所述带阻滤波器阵列包括N个依次连接的带阻滤波器，沿所述泵浦激光器的泵浦光输出方向，相邻节点之间的距离呈斐波纳契数列分布；

所述节点为泵浦激光器和所述带阻滤波器阵列中的各个带阻滤波器。