[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

说明书

本发明公开了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和方法，包括混沌激光器，具有损耗补偿结构的光纤环、光电探测、数据检测和处理系统；所述具有损耗补偿结构的光纤环包括掺铒光纤(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、OC‑2)、一个偏振无关的光隔离器(ISO)；混沌激光可以连续注入具有损耗补偿结构的环形腔内，不需要添加增益稳定的装置，在腔内就可以得到更加稳定的增益，从而可以降低装置的复杂度。此外混沌激光的天然的抗噪特性也使得整个装置在不使用滤波器的情况下仍然具有很高的信噪比，可以节约成本。

技术领域

本发明涉及，尤其涉及的是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。

背景技术

衰荡腔光谱技术最早走入人们视野是在20世纪60年代，当时主要用来测定F-P腔内反射镜的反射率。随着研究的不断深入，1988年，美国Deacon实验室将脉冲激光光源引入到腔镜反射率的测量中，他们提出该方法不仅可以用来测量反射率，还可以将其用于光谱测量，并正式提出了衰荡腔光谱技术的定义。自此之后衰荡腔光谱技术得到了飞跃式的发展，并逐渐在各个领域特别是在分析领域得到了很好的应用。随着光纤技术以及光纤器件的迅猛发展，研究者将光纤技术融入到衰荡腔光谱技术中，并逐渐形成了光纤衰荡腔光谱技术。但是传统的光纤衰荡技术由于腔内高损耗导致衰荡时间短这就大大限制了其最小可探测光损耗。

为了克服传统的光纤衰荡技术的不足，研究者们提出了在衰荡腔中添加损耗补偿的方法，该方法主要包括两类。第一类是在衰荡腔中增添一个光纤放大器用来进行对腔内的损耗进行补偿，这种结构的优点操作简单能够将腔内的损耗有效的降低从而大大的增加了衰荡时间的长度提高了系统的分辨率，缺点在于衰荡腔的增益电流只能工作在阈值之下因为超过阈值腔内将产生激光，此外由于脉冲信号的强度衰减导致光纤放大器的增益不稳定和放大引起的噪声都会影响整个系统的稳定性。第二类损耗补偿的方法在第一类原有基础上内置了一个腔结构两个环形腔共用一个放大器结构且保证内腔工作在阈值之上外腔工作在阈值之下，这样由于内腔在阈值之上产生了激光放大器的增益达到了一个稳定状态使得对脉冲光的增益也趋于稳定，此外在原有的腔中与内置腔中分别放置了一个滤波器，内腔中的滤波器用于滤除脉冲光；外腔中的滤波器用于滤除内腔产生的激光，由此来保证两种信号的互不干扰。但是这种结构的缺点在于大大增加了系统的复杂度增加了系统的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供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。可以得到一个长的衰荡时间从而可以提高混沌衰荡技术的可探测分辨率。

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，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、OC-2)、一个偏振无关的光隔离器(ISO)；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。

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，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。