[发明专利]光纤偏振相位检测系统及检测方法

说明书

本发明属于光纤分布式传感器技术领域，提供了一种光纤偏振相位检测系统及检测方法。其中，光纤偏振相位检测系统包括光放大模块、光分路模块、检偏模块和相位解调模块；所述光放大模块，用于放大输入光纤传来的输入光信号；所述光分路模块，用于将放大后的光信号均分为四路光信号；所述检偏模块用于分别对均分后的四路光信号进行水平偏振方向检偏、垂直偏振方向检偏、45度偏振方向检偏及加上1/4波片的45度偏振方向检偏，得到相应光功率值；所述相位解调模块，用于根据检偏模块输出的光功率值，计算斯托克斯参量，进而得到入射光相位的正交信号，再通过反正切计算得到入射光的相位值。

技术领域

本发明属于光纤分布式传感器技术领域，尤其涉及一种光纤偏振相位检测系统及检测方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在现今市场，光纤分布式传感测量主要是采用极长的相干窄线宽激光器对普通单模光纤输入脉冲激光，返回瑞利散射形成自相干条纹，最后通过高速的雪崩二极管对光信号进行测量。当某部分普通的光纤受到外界机械振动或声压影响，使返回的瑞利散射光强度发生变化，从而可以测量外界的振动情况。光纤分布式传感测量系统可应用于输油管道、边界防御等各个领域。

光纤分布式传感系统检测光纤附近振动时，系统一般采用直接测量法或相干测量法。直接测量法就是采用要崩二极管APD对返回光功率进行测量；相干测量法则是采用光平衡探测器对返回光和原窄线宽激光输出的光相互干涉，最终得到干涉光。

发明人发现，直接测量法和相干测量法很难应对不同情况的光纤振动，主要原因是外界对光纤振动的强度与所测量的光强度无法直接标定，无法直接测量出外界的振动信号，只能测量振动的光纤距离。同时外界对光纤的干扰也十分明显，在城市环境条件下，无法准确地测量振动情况。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种光纤偏振相位检测系统及检测方法，其能够降低外界干扰，提高相位检测的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种光纤偏振相位检测系统，其包括光放大模块、光分路模块、检偏模块和相位解调模块；

所述光放大模块，用于放大输入光纤传来的输入光信号；

所述光分路模块，用于将放大后的光信号均分为四路光信号；

所述检偏模块用于分别对均分后的四路光信号进行水平偏振方向检偏、垂直偏振方向检偏、45度偏振方向检偏及加上1/4波片的45度偏振方向检偏，得到相应光功率值；

所述相位解调模块，用于根据检偏模块输出的光功率值，计算斯托克斯参量，进而得到入射光相位的正交信号，再通过反正切计算得到入射光的相位值。

作为一种实施方式，所述相位解调模块包括加法器电路、两个双倍叠加电路、两个减法器电路和反正切电路；

加法器电路用于对水平检偏和垂直检偏后的信号进行叠加；

第一双倍叠加电路用于将45度偏振检偏后的信号进行双倍放大，再输入至第一减法器，经第一减法器与加法器电路输出的叠加信号作差，得到相位的余弦信号；

第二双倍叠加电路用于将加上1/4波片的45度偏振检偏后的光信号进行双倍放大，再输入至第二减法器，经第二减法器与加法器电路输出的叠加信号作差，得到相位的正弦信号；

反正切电路用于根据相位的正弦信号和相位的余弦信号，得到相位信号值。

作为一种实施方式，所述光放大模块包括半导体光放大器，其与输入光纤相连。

作为一种实施方式，所述输入光纤为单模光纤。