[发明专利]一种具有损耗补偿结构的高分辨率混沌光纤环衰荡传感装置及方法

权利要求书

1.一种具有损耗补偿结构的高分辨率混沌光纤衰荡传感装置，其特征在于，包括混沌激光器、具有损耗补偿结构的光纤环(8)、光电探测(9)、数据检测和处理系统(10)；所述具有损耗补偿结构的光纤环(8)包括掺铒光纤(EDF)、一个波分复用器(WDM)、一个半导体激光器、两个完全相同的耦合比为95:5的2*1光纤耦合器OC-1和OC-2、一个偏振无关的光隔离器(ISO)；掺铒光纤(EDF)一端连接OC-1，另一端连接波分复用器，波分复用器另一端连接传感元的一端和半导体激光器的一端，传感元的另一端连接OC-2，OC-2的95％端连接光隔离器的一端，光隔离器的另一端连接OC-1的95％端；将混沌激光器发出的混沌激光从OC-1的5％端注入，输入到光纤环内的混沌激光在腔内循环时由于损耗补偿的存在每循环一次的损耗都会得到有效的降低，从而衰荡时间就会得到有效的延长；经过损耗补偿的混沌激光到达OC-2后一部分光经过5％端输出环外作为测量信号进入光电探测器(9)，另一部分经过95％端继续在光纤环内循环传输。

2.根据权利要求1所述的具有损耗补偿结构的高分辨率混沌光纤衰荡传感装置，其特征在于，采用的是一个980/1550nm的波分复用器(WDM)、一个980nm的半导体激光器。

3.根据权利要求1所述的具有损耗补偿结构的高分辨率混沌光纤衰荡传感装置，其特征在于，混沌激光器包括混沌激光器泵浦源(1)、混沌激光器波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、混沌激光器输出耦合器(4)、混沌激光器腔中偏振控制器(5)、混沌激光器中可调光衰减器(6)、混沌激光器光隔离器(7)，通过光纤焊接机连接在一起，利用光纤的非线性效应实现混沌激光的产生，产生的混沌激光注入具有损耗补偿结构的光纤环(8)，该光纤环的损耗补偿结构会对腔内的整体损耗进行有效补偿，从而延长注入信号的衰荡时间，同时会产生与传播次数有关的延迟信息，对输出信号进行数据采集和处理，进行自相关后即得到峰值不同的类δ信号，通过对类δ信号的峰值的提取和拟合，最终实现混沌光纤环衰荡传感和检测。

4.根据权利要求3所述的具有损耗补偿结构的高分辨率混沌光纤衰荡传感装置，其特征在于，混沌激光器泵浦源(1)发出的泵浦光通过混沌激光器波分复用器(2)耦合到激光腔内，此泵浦源采用单模光纤输出；泵浦光进入到光纤激光腔内后进入掺铒光纤(3)，光经过混沌激光器输出耦合器(4)，大部分光继续在激光腔内传播至混沌激光腔中的偏振控制器(5)，通过混沌激光腔中的偏振控制器(5)调节激光器的输出状态；经过混沌激光腔中的偏振控制器(5)的光，继续传播到混沌激光腔中的可调光衰减器(6)，用于调节腔内的光的强度，经过混沌激光腔中的可调光衰减器(6)的光继续往前传播到混沌激光腔中的光隔离器(7)，混沌激光腔中的光隔离器的作用是保证光的单向传播，经过混沌激光腔中的光隔离器(7)后的传输光，进入到混沌激光腔中的波分复用器(2)形成光纤环形激光器。

5.根据权利要求4所述的具有损耗补偿结构的高分辨率混沌光纤衰荡传感装置，其特征在于，从混沌激光器输出耦合器(4)输出的混沌光，直接注入具有损耗补偿结构的光纤环(8)，在光纤环(8)里面加载所要传感的传感元(sensor)，经过光纤环后的部分输出混沌激光作为测量光进入光电探测器(9)，经光电探测器(9)转变成测量信号，进入数据采集处理装置(10)，完成信号的采集和自相关，通过对自相关后的峰值进行提取与数据拟合，即实现光纤传感。

6.根据权利要求5所述的具有损耗补偿结构的高分辨率混沌光纤衰荡传感装置，其特征在于，传感元是光纤型压力传感器或光纤型温度传感器或光纤型气体或液体传感器。