[发明专利]布里渊光时域分析仪

说明书

技术领域：

本方法涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种布里渊光时域分析仪。

背景技术：

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术是一种新型传感技术，它可以感知传输路径上温度的空间分布和随时间变化的信息。它的测量精度、测量范围以及空间分辨率均高其他的传感，所以他在油井、天然气管道、桥梁、隧道、飞行器油井等设备的安全监测方面都有重要的应用前景。一般分为布里渊光时域反射计BOTDR以及布里渊光时域分析仪BOTDA两种。其中，反射计BOTDR探测信号较弱，探测距离受限；而分析仪BOTDA探测信号较强，传感距离较强。

传统的布里渊光时域分析系统采用前端集中放大方式，无法保证光纤末端的测量精度，原因在于：首先，布里渊泵浦光峰值功率不能过高，否则会导致调制不稳定性、自相位调制引起的频谱展宽以及测量精度下降；其次，光纤损耗及泵浦消耗效应也会影响光纤后端的测量分辨率；最后，随着对空间分辨率要求的提高，所用脉冲宽度会越来越窄，使得布里渊泵浦脉冲所携带的能量下降，最终导致测量精度下降。

尽管采用传统的一阶分布式拉曼放大技术可在一定程度上提高光信号的空间分布均匀性，确保测量精度的全程一致性；但拉曼泵浦源相对强度噪声RIN通常大于－100dBc/Hz，泵浦向布里渊信号的RIN转移将成为限制传感距离延伸、精度提高的重要制约因素。

发明内容：

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种布里渊光时域分析仪，其能克服现有技术中存在的噪音大，传感距离延伸和测量精度无法保证等缺点，其充分利用了随机激光所具有的稳定性好、噪声低、特别适合于长距离光传输、结构简单、低成本等诸多优势，实现真正意义上的低噪声分布式光放大，从而有效延伸传感距离。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：单边泵浦激光布里渊光时域分析仪，包括：激光器（1、17），掺铒光纤放大器（2、6），隔离器（3、7、16），耦合器（4），声光调制器（5），扰偏器（8），偏振控制器（9），电光调制器（10），长距离传感光纤（11），光纤布拉格光栅FBG（12），密集波分复用WDM（13、15），环行器（14），光电探测器（18），滤波器（19），数据采集处理系统（20），波形发生器（21），频率源（22）；其特征在于：激光器（1）通过掺铒光纤放大器（2）、隔离器（3）、连接耦合器（4），耦合器（4）将激光器（1）产生的光束分为两束，其中第一束光通过声光调制器（5）、掺铒光纤放大器（6）、隔离器（7）、扰偏器（8）、光环形器（14）、密集波分复用WDM（13）、光纤布拉格光栅FBG（12）、然后以泵浦光进入传感光纤路径，所述扰偏器（8）连接光环形器（14）1端口，密集波分复用WDM（13）连接光环形器（14）2端口，声光调制器（5）连接波形发生器（22）；第二束光通过偏振控制器（9）、电光调制器（10）、作为探测光进入传感光纤路径，所述电光调制器（10）连接频率源（21）；激光器（17）通过隔离器（16）、密集波分复用WDM（15）、连接密集波分复用WDM（13）进入传感光纤；光环行器（14）3端口通过滤波器（19）、光电探测器（18）、数据处理单元（20）、频率源（21）和波形发生器（22）分别与数据处理单元（20）连接。

所述的单边泵浦激光布里渊光时域分析仪，其特征在于：所述激光器(1)功率大于1W，从传感光纤一端耦合进入，光纤布拉格光栅FBG(12)位于布里渊泵浦脉冲输入端。