[发明专利]一种全光纤化的分光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学分光装置，特别涉及一种分布式光纤温度传感系统中的全光纤化的分光装置。

背景技术

分布式光纤温度传感系统(DTS)是一种新兴的线型火灾探测系统，在公路交通隧道、高压电缆沟、输煤皮带、石化化工等领域有较广泛应用。该系统不仅可以实时测量温度的大小，而且可以精确定位火灾位置，具有测量距离长、无测量盲区、抗电磁干扰、适合易燃易爆等恶劣环境下工作等优点。

DTS的测量原理为自发拉曼散射效应和光时域反射技术。激光脉冲在光纤中传输，激光与光纤相互作用，绝大部分激光都往前传输，只有非常小的一部分光产生背向散射。对于DTS系统，背向散射光主要有三个波段，分别为：与入射光波长一样的瑞利光(λ₀)、温度不敏感的斯托克斯光(λ_s)和温度敏感的反斯托克斯光(λ_a)。利用分光装置，分离出温度敏感的反斯托克光和温度不敏感的斯托克斯光，并利用光电探测器探测，根据两者光强之比即可获得沿光纤分布的温度值。

中国专利ZL200820154032.7公开了一种分布式光纤温度传感装置，该装置利用反斯托克斯透镜和斯托克斯透镜分离出光纤拉曼散射信号，是一种基于光学元件的空间分光光路结构，光路复杂，对光路调试要求精度高，可靠性低。

中国专利ZL201010133585.6公开了一种嵌入光开关的分布式光纤拉曼温度传感器，入射激光经1×3光纤双向耦合器的第一输出端入射到测温光纤上，光纤各点返回的信号经1×3光纤双向耦合器的第二输出端和第三输出端后，分别经过第一滤光片和第二滤光片，分别分离出反斯托克斯光和斯托克斯光。该装置光路损耗较大，不利于光纤拉曼散射信号的探测。

发明内容

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种结构简单、可靠性高的全光纤化的分光装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全光纤化的分光装置，包括光纤光栅和光纤波分复用器，两者之间的位置关系为：光纤光栅和光纤波分复用器的输入端相连，光纤光栅把入射的光信号S1分离为具有第一部分波长的反射光信号S2和具有第二部分波长和第三部分波长的透射光S3；光纤波分复用器把所述的透射光S3分离为具有第二部分波长的透射光S4和具有第三部分波长的透射光S5。

所述的光纤光栅的中心反射波长为第一部分波长。

所述的光纤波分复用器为1×2熔融拉锥型波分复用器，两个输出端分离波长分别为第二部分波长和第三部分波长。

光纤光栅是一种波长选择器件，它利用UV光在光纤纤芯上形成折射率周期调制的结构，通过折射率调制深度和周期的设计，能实现特定波长的反射，反射率可达95％以上。作为一种全光纤化的器件，易于批量生产，与传感系统兼容性好。如果需要进一步减小特定波长的透过率，可级联多个中心反射波长相同的光纤光栅。

熔融拉锥型光纤波分复用器可以实现两个波长的信号光分离，隔离度可达30dB。若需要进一步提高隔离度，光纤波分复用器的输出端可再级联一个以上的相同的光纤波分复用器，或者再级联一个以上的光纤光栅。

本发明的有益效果：本发明基于光纤光栅滤波和熔融拉锥型光纤波分复用器的分光原理，提供一种结构简单的全光纤化的分光装置，实现第一部分波长、第二部分波长和第三部分波长的分离。光纤光栅和熔融拉锥型光纤波分复用器均为常见通信器件，制作工艺成熟，成本低，并且为全光纤化器件，无需胶水封装，长期可靠性高。

附图说明

图1是本发明的一种全光纤化的分光装置；

图2是本发明的一种提高第一部分波长隔离度的全光纤化的分光装置；

图3是本发明的另一种提高第一部分波长隔离度的全光纤化的分光装置；

图4是本发明的一种提高第三部分波长隔离度的全光纤化的分光装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详尽描述。

实施例1：

如图1所示，一种全光纤化的分光装置，包括光纤光栅1和光纤波分复用器2，其中波分复用器2为1×2结构，包括一个输入端21和两个输出端22及23，所述的光纤光栅1与波分复用器2的输入端21相连。