[发明专利]一种窄线宽保偏激光器双MZ百米相干定位系统和方法

说明书

本发明公开一种窄线宽保偏激光器双MZ百米相干定位系统和方法，系统包括光纤线路部分、光发射部分、光处理部分和终端部分；所述光发射部分的输出端与光处理部分的输出端互相平行，且光发射部分的输出端到终端部分的距离与光处理部分的输出端到终端部分的距离相等；所述光纤线路部分包括长距离振动光纤和定位光纤；所述长距离振动光纤和定位光纤的折射率相同；所述光发射部分用于通过长距离振动光纤向终端部分输入两路指定窄线宽值、指定低频率值的光源；所述光处理部分用于通过定位光纤向终端部分输入一路指定窄线宽值、指定低频率值的光源。本发明能够实现百米相干定位。

技术领域

本发明涉及相干定位技术领域，更具体地，涉及一种窄线宽保偏激光器双MZ百米相干定位系统和方法。

背景技术

光纤振动传感定位基本工作原理是将来自激光器的光信号耦合到光纤中，光纤受到入侵扰动区域的光使得待测参数发生改变，光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。一般采用双向PD提取强度随时间变化的参数，即达到最大强度的时间差，然后该时间差与光速乘积，即可得到事件发生的距离信息。

光纤振动传感定位所用激光器主要采用以下方式：

分布式反馈激光器（Distributed Feedback Laser，简称DFB激光器)，外调制激光器（Externally Modulated Laser，简称EML激光器）及光纤激光器（Fiber Laser,简称FL激光器）三类为主，极少用到其它激光器。

DFB激光器价格便宜，生产方便，且DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性，它的光谱宽度一般在10nm以内，以及具有非常高的边模抑制比，另外其发出的波长1310nm和1550nm均为通讯波长，在光纤中传输损耗较低，很适合远距离传输。

外调制激光器，是在激光器外增加调制器模块，改变已经输出激光的参数，例如强度、频率等，在激光器输出功率恒定情况下，往往调制频率越高，输出光强越弱，在光纤损耗一定的情况下，探测距离越短，而定位精度越高，反之则光强越强，定位精度约低，且整个外调制价格较高，增加额外费用，也增加空间占用面积。

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，但是光谱较宽，大部分输出波长1064nm为工业使用，不适合振动传感。

但是，在追求低成本、环境适应性及高效预警的情况下，使用DFB激光器对环境要求较高，需要稳定的25摄氏度，因此，在温差较大的野外无法实用；使用外调制激光器必然增加额外成本；使用光纤激光器无法满足高效预警，因此，现有技术无法满足现有低成本、环境适应能力强、高效预警的需求。

现有的光学定位方法大部分采用马赫－曾德 (MZ)干涉技术，该技术有响应灵敏度高和响应频率从几赫兹到兆赫兹的特性，因此利用双向时延差对信号解调定位，所以广泛应用于分布式振动传感模块的探测定位。而关于双向时延差对信号解调定位方面，鲜有采用双向消偏技术除噪提高精度，这是因为分布式振动传感设备干涉后的光分为直流和交流部分，交流部分含有时间相关信息，因此处理起来难度较大，无法实现百米相干定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种窄线宽保偏激光器双MZ百米相干定位系统和方法，解决了背景技术中无法满足现有低成本、环境适应能力强、高效预警的需求，采用窄线宽保偏激光器不仅有利于双向消偏降噪，还可调高信噪比，更加有利于快速实现精准定位，且能够实现百米双向降噪快速相干定位。

为达到上述目的，提供了一种窄线宽保偏激光器双MZ百米相干定位系统，包括光纤线路部分、光发射部分、光处理部分和终端部分；

所述光发射部分的输出端与光处理部分的输出端互相平行，且光发射部分的输出端到终端部分的距离与光处理部分的输出端到终端部分的距离相等；