[发明专利]一种光纤分布式声波传感系统

权利要求书

1.一种光纤分布式声波传感系统，其特征在于，包括正向泵浦源、波分复用器、有源相移光栅阵列、反向泵浦源、数据解调与处理装置；所述波分复用器用于接收从正向泵浦源入射的正向泵浦脉冲，将所述正向泵浦脉冲传输至有源相移光栅阵列，并将有源相移光栅阵列反馈的激发光信号传输至数据解调与处理装置；所述有源相移光栅阵列包括在同一光纤中刻入的若干有源相移光栅，各个有源相移光栅具有相同的激发光波长；

所述有源相移光栅阵列，用于接收所述正向泵浦脉冲以及从反向泵浦源入射的反向泵浦光，以使每个有源相移光栅中生成正向激发光和反向激发光，并且在同一脉冲时间内使相邻两个有源相移光栅产生激发光自干涉；

所述数据解调与处理装置，用于对相邻两个有源相移光栅之间的光纤相位进行干涉检测，以测量作用于所述光纤的声波信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述正向泵浦脉冲的理论长度l大于所述有源相移光栅阵列中各有源相移光栅的间距Δl；其中，l＝cw/2n_f，c为真空中的光速，w为所述正向泵浦脉冲的脉冲宽度，n_f为所述光纤的折射率。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激发光自干涉包括：

当第i个与第i+1个有源相移光栅的透射窗口交叠或部分交叠时，第i个与第i+1个有源相移光栅的反向激发光发生干涉，1﹤i≦N，N为所述有源相移光栅阵列中包括的有源相移光栅的总数。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激发光自干涉包括：

当第i个与第i+1个有源相移光栅的透射窗口不存在交叠时，第i个有源相移光栅的反向激发光与第i+1个有源相移光栅反射回的第i个有源相移光栅的正向激发光发生干涉，1﹤i≦N，N为所述有源相移光栅阵列中包括的有源相移光栅的总数。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据解调与处理装置包括耦合器、干涉仪、主探测器PD1、主探测器PD2、主探测器PD3和数据采集处理模块；所述耦合器的第一侧包括三个端口，分别连接主探测器PD1、主探测器PD2和主探测器PD3的输入端；所述干涉仪与所述耦合器的第二侧端口连接，主探测器PD1、主探测器PD2和主探测器PD3的输出端分别与所述数据采集处理模块连接；所述耦合器用于将有源相移光栅阵列反馈的激发光信号耦合至干涉仪，并将干涉仪反射回的光信号分别耦合至主探测器PD1、主探测器PD2和主探测器PD3；主探测器PD1、主探测器PD2和主探测器PD3分别用于对所述干涉仪反射回的光信号进行测量，所述数据采集处理模块用于采集主探测器PD1、主探测器PD2和主探测器PD3的测量结果，并计算所述声波信号的声压。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据解调与处理装置还包括偏振监控探测器，所述偏振监控探测器的输入端与所述耦合器的第二侧端口连接，所述偏振监控探测器的输出端与数据采集处理模块连接；所述偏振监控探测器用于根据所述干涉仪反射回的光信号，获取所述干涉仪的偏振状态，并将所述干涉仪的偏振状态发送至数据采集处理模块。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括调制器，所述调制器用于将所述正向泵浦源发出的正向泵浦光调制为正向泵浦脉冲。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据解调与处理装置还包括放大器、滤波器和环形器，所述放大器的输入端与所述波分复用器连接，所述放大器的输出端与滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与所述环形器的第一端口连接，所述环形器的第二端口与所述耦合器的第一侧端口连接，所述环形器的第三端口与一个主探测器连接。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括若干串接的级联结构，每个所述级联结构包括一个合束器、一个附加的反向泵浦源和多个附加的有源相移光栅，所述合束器与所述附加的反向泵浦源连接，相邻两个级联结构的合束器之间连接多个附加的有源相移光栅。