[实用新型]混沌激光相关布里渊光时域分析器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种混沌激光相关布里渊光时域分析器，属于分布式光纤传感器技术领域。 

背景技术

在光纤布里渊光时域分析器领域，为了提高传感器的空间分辨率，采用窄脉冲光源，但由于光纤的非线性效应，限制了光纤的入射功率，因此，要实现长距离，高空间分辨率的光纤布里渊光时域分析器很困难，传统的压缩激光器脉宽的方法，双脉冲对的方法，难以实现长距离空间分辨率小于1米的效果，而且空间分辨率与测量长度有关，系统的信噪比也低。且现有技术对于锁定窄带探测激光器和窄带泵浦激光器仍然存在困难。因此目前亟需一种布里渊光时域分析器技术，可有效地提高传感器系统的空间分辨率和测量距离，满足近年来石油管道、传输电力电缆的安全健康监测，对超远程全分布式光纤应变和温度传感网的需求。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种混沌激光相关布里渊光时域分析器。它可有效地提高传感器系统的空间分辨率达厘米级，测量距离达50km。 

本实用新型的技术方案：混沌激光相关布里渊光时域分析器，特点是：它是利用混沌激光相关原理，相干放大的布里渊散射光的应变、 温度效应和光时域反射原理制成的光纤布里渊光时域分析器，它利用同一的混沌激光器作为布里渊光时域分析器的本地参考光源和泵浦信号光源。采用混沌激光相关原理在时域上随机起伏的光脉冲序列，通过传感光纤的背向光与本地参考光的相关处理，可提高传感器系统的空间分辨率达厘米级；采用同一的混沌激光源克服了光纤布里渊光时域分析器要求严格地锁定探测激光器和泵浦激光器频率的困难，提高了传感器系统的信噪比10dB，相应地提高了传感器的测量长度达50km。它包括混沌激光器、第二光纤分路器、光调制器、第一掺饵光纤放大器、第二可调光衰减器、偏振扰模器、单向器、传感光纤、第二掺饵光纤放大器、第二光纤环行器、第三光纤环行器、光纤光栅反射滤光器、光电接收器模块、数字信号处理器和计算机；混沌激光器的输出端与第二光纤分路器的输入端相连，第二光纤分路器的一个输出端与光调制器相连，并依次经由第一掺饵光纤放大器、第二可调光衰减器、偏振扰模器、偏振扰模器、单向器与传感光纤的一端相连；第二光纤分路器的另一个输出端与第二掺饵光纤放大器相连，并经由第二光纤环行器与传感光纤的另一端相连，第二光纤环行器还与第三光纤环行器相连，第三光纤环行器的上还连有光纤光栅反射滤光器，第三光纤环行器的输出端与光电接收器模块相连，光电接收器模块的输出端与数字信号处理器和计算机相连。通过光电接收器模块、数字信号处理器和计算机将传感光纤的混沌激光信号与本地参考光外差，并进行相关处理和快速傅里叶变换解调，获得50km传感光纤所在现场的高空间分辨率达厘米量级的应变、温度信息并通过无线网或互联网传送给远程监控网。 

前述的混沌激光相关布里渊光时域分析器中，所述混沌激光器包括半导体LD激光器、第一偏振控制器、第一光纤环行器、第一光纤分路器、第一可调光衰减器和第二偏振控制器；半导体LD激光器经 第一偏振控制器与第一光纤环行器的一个输入端口相接，第一光纤环行器的输出端与第一光纤分路器输入端相连，第一光纤分路器的一个输出端与第一可调光衰减器的输出端相连，并通过第二偏振控制器与第一光纤环行器的另一个输入端相连，再经第一偏振控制器反馈给半导体LD激光器；第一光纤分路器的另一个输出端与第二光纤分路器的输入端相连。 

前述的混沌激光相关布里渊光时域分析器中，所述半导体LD激光器是DFB激光器，工作波长为1550.0nm，输出功率为10dBm；第一光纤分路器的分支比为20∶80；第二光纤分路器的分支比为30∶70。 

前述的混沌激光相关布里渊光时域分析器中，所述光调制器是铌酸锂马赫-泽德尔调制器(Mach-Zehnder modulator(MZM))。经计算机控制将激光器的频率降低11GHz。 

前述的混沌激光相关布里渊光时域分析器中，所述传感光纤为50km单模通讯G652光纤或50km LEAF光纤。 

前述的混沌激光相关布里渊光时域分析器中，所述光纤光栅反射滤光器的中心波长为1550.08nm，光谱带宽为0.1nm。可滤除其它光，允许传感光纤的斯托克斯受激布里渊散射信号光通过第三光纤环行器与本地参考光外差接收并进行相关处理。 

前述的混沌激光相关布里渊光时域分析器中，所述光电接收器模块是由频率响应为2Ghz以上的光电探测器、前置放大器和主放大器组成。 

前述的混沌激光相关布里渊光时域分析器中，所述的数字信号处理器为有相关处理和快速傅里叶变换软件的高速5G采样率和500MHz频宽的数字信号处理器。