[发明专利]一种基于非对称双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计

权利要求书

1.一种基于非对称双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，包括窄线宽激光器(1)、频率调制模块(2)、掺饵光纤放大器EDFA(3)、光滤波器(4)、传感模块(5)、数据采集模块(6)和信号解调模块(7)，其特征在于：

1)窄线宽激光器(1)连接频率调制模块(2)的输入端，频率调制模块(2)的输出端连接掺饵光纤放大器EDFA输入端(30)，掺饵光纤放大器EDFA输出端(31)连接光滤波器输入端(40)，光滤波器输出端(41)连接传感模块(5)的输入端，传感模块(5)的输出端连接数据采集模块(6)的输入端，数据采集模块(6)的输出端连接信号解调模块(7)；

2)频率调制模块(2)由IQ调制器(21)、调制器偏压控制器MBC(22)、任意信号发生器AWG(23)、1∶99耦合器(24)和半导体光放大器SOA(27)组成；窄线宽激光器输出端(10)连接IQ调制器第一输入端(210)，IQ调制器输出端(211)连接1∶99耦合器输入端(240)，1∶99耦合器第二输出端(242)连接半导体光放大器SOA输入端(270)，同时，AWG第一输出端(230)连接IQ调制器I端(212)，AWG第二输出端(231)连接IQ调制器Q端(213)，AWG第三输出端(233)连接半导体光放大器SOA驱动端(273)，1∶99耦合器第一输出端(241)连接MBC输入端(220)，MBC第一输出端(221)连接IQ调制器第二输入端(214)，半导体光放大器SOA输出端(271)连接掺饵光纤放大器EDFA输入端(30)；3)通过频率调制模块(2)将窄线宽激光器(1)输出的单频连续光调制为分时非对称双边带啁啾脉冲光，即上边带啁啾脉冲频谱含量δv₁与下边带啁啾脉冲频谱含量δv₂不相等，且上边带啁啾脉冲(25)与下边带啁啾脉冲(26)中间有延时Δτ，延时宽度Δτ等于脉冲宽度τ；IQ调制器(21)为MZM型调制器，间隔Δτ的延时分别向IQ调制器(21)加载两组电信号，第一组电信号为在IQ调制器I端(212)输入初始相位0°、振幅V₁的信号，在IQ调制器Q端(213)输入初始相位90°、振幅V₁的信号，第一组加载在I端(212)上的相位0°、振幅V₁信号和Q端(213)上的相位90°、振幅V₁信号同步，第二组电信号为在IQ调制器I端(212)输入初始相位0°、振幅V₂的信号，在IQ调制器Q端(213)输入初始相位-90°、振幅V₂的信号，第二组加载在I端(212)上的相位0°、振幅V₂信号和Q端(213)上的相位-90°、振幅V₂信号同步，第二组电信号相对第一组电信号具有延时Δτ，通过调制器偏压控制器MBC(22)使IQ调制器(21)抑制载波，产生扫频范围不相等且满足100MHz≤|δv_i(i＝1，2)|≤10GHz的上边带啁啾光和下边带啁啾光，二者之间存在延时Δτ；半导体光放大器SOA(27)将非对称的两个边带啁啾光调制成上边带啁啾脉冲(25)和下边带啁啾脉冲(26)，脉冲宽度为20ns≤τ≤200ns。

2.根据权利要求1所述的一种基于非对称双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，其特征在于传感模块(5)，还包括：

传感模块(5)由三端环行器(501)和传感光纤(502)组成；光滤波器输出端(41)连接三端环行器第一端(501a)，三端环行器第二端(501b)连接传感光纤(502)，探测光在传感光纤(502)中产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号通过第三环行器第三端(501c)注入到光电探测器PD(601)中进行信号干涉与光电转换。

3.根据权利要求1所述的一种基于非对称双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，其特征在于数据采集模块(6)，还包括：

数据采集模块(6)中包括光电探测器PD(601)、数据采集卡DAQ(602)；光电探测器PD输出端(601b)连接数据采集卡DAQ输入端(602b)，同时，频率调制模块(2)中AWG第四输出端(232)连接数据采集卡DAQ驱动端(602a)，数据采集卡DAQ输出端(602c)将数据传输至上位机，进入信号解调模块(7)。

4.根据权利要求1所述的一种基于非对称双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，其特征在于信号解调模块(7)，还包括：

信号解调模块(7)是数字信号处理系统，从系统中取得N个瑞利散射图样，取互相关窗口长度为τ，参考图样选取第一条瑞利散射图样，将后续瑞利散射图样与参考图样进行互相关运算，得到其振动位置处的时间偏移量，再根据时间偏移量计算得到应变大小。