[发明专利]分布反馈式光纤激光器传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学传感器技术领域，尤其涉及一种分布反馈式光纤激光器传感系统。

背景技术

分布反馈式(distributed feedback，简称DFB)光纤激光器具有窄线宽、低噪声、尺寸小、与光纤兼容等优点，已广泛的用于光学测量、光纤通信和光纤传感等领域。

DFB光纤激光器在传感应用中，经常使用半导体激光器经波分复用器(WDM)，通过一段长的传输光纤，依次泵浦多个具有不同波长的有源相移光栅，形成DFB光纤激光器阵列。其中每个DFB光纤激光器面临多个不同类型的反射，如具有确定相位的WDM回波反射、具有平均统计特性的传输光纤背向瑞利散射和具有分布式相位的相移光栅旁瓣反射等。当无/弱反射时，DFB光纤激光器保持其单频的特性，而当强反射时，DFB光纤激光器将存在双频或多频的可能，不同频率之间存在跳变，破坏了DFB光纤激光器的输出稳定性。强反射时若将DFB光纤激光器用于传感单元，将会得到很多“伪信号”，对目标形成误判，使传感器失灵。

为了降低旁瓣反射和瑞利散射噪声，澳大利亚的Tikhomirov，Alexei和Foster，Scott提出对光栅进行复合的相位和幅度切趾的方法将旁瓣反射降低了25-30dB；新加坡的Z.H.Chen等人采用在泵浦端引入弯曲损耗的方式来抑制瑞利散射对DFB光纤激光传感器的影响，将传感距离增加到2.1km；中科院半导体所的Y.F.Wu等人分析了器件反射、瑞利散射和相干瑞利散射对DFB光纤激光器的影响，提出通过添加隔离器来消除尾纤的相干瑞利散射的影响。这些方法都是降低了外界光反射对单个光纤激光器的影响，而对分布反馈光纤激光器阵列来讲作用并不是很大。

在实际应用中，尤其是长距离光纤传感系统中，单独采用上述方法其中之一已不能满足应用要求，需要合理设计光路结构，融合各种方法来降低旁瓣反射和瑞利散射的影响，达到增强系统探测能力、降低成本的目的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种分布反馈式光纤激光器传感系统，以降低旁瓣反射和瑞利散射对光纤激光传感器的影响。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种分布反馈式光纤激光器传感系统，包括：泵浦激光源，用于产生泵浦激光；总波分复用器，其第一波长端连接至泵浦激光源，用于将泵浦激光源产生的泵浦激光传输至光纤传感网络，并将光纤传感网络受激产生的信号激光传输至解调系统；光纤传感网络，其前端连接至总波分复用器的公共端，包括多级的传感单元，对于该多级的传感单元中的至少一级传感单元，包括：前端波分复用器、光纤激光器、光单向隔离器和后端波分复用器，其中：前端波分复用器、光纤激光器和后端波分复用器构成泵浦激光的传输通道；后端波分复用器、光隔离器和前端波分复用器构成后续级传感单元产生的信号激光的传输通道；解调系统，与总波分复用器的第二波长端相连接，用于从由多个传感单元中光纤激光器分别产生的信号激光中解调出光纤传感网络中各光纤激光器的周围环境物理量。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明分布反馈式光纤激光器传感系统具有以下有益效果：

(1)通过在光纤激光器之间增加光单向隔离器，使其他光纤激光器的信号激光通过隔离器传播，而不通过本级的光纤激光器，降低了相邻光纤激光器之间旁瓣反射的影响；

(2)通过在光纤激光器之间增加光单向隔离器和后端波分复用器，阻止了传输光纤中的瑞利散射光通过激光器，降低了光路中瑞利散射的影响；

(3)该系统原理清晰，简单实用，适合于高泵浦功率长距离传感网路，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例分布反馈光纤激光传感器系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。