[发明专利]一种基于集成光电芯片的小型化分布式光纤传感系统

权利要求书

1.一种基于集成光电芯片的小型化分布式光纤传感系统，其特征在于，包括第一掺铒光纤放大器(2)、第二掺铒光纤放大器(10)、环形器(11)和传感光纤(12)，其特征在于，还包括集成在光电芯片(3)上的第一端面耦合器(4)、定向耦合器(5)、单级可调谐光衰减器(6)、IQ单边带调制器(7)、级联可调谐光衰减器(8)、第二端面耦合器(9)、第三端面耦合器(13)、2×2多模干涉仪(14)以及片上平衡探测器(15)；

光源经所述的第一掺铒光纤放大器(2)放大后，经所述的第一端面耦合器(4)耦合，使窄线宽激光光源耦合到所述的片上定向耦合器(5)，经该片上定向耦合器(5)分为本振参考光和探测光；

所述的本振参考光经所述的单级可调谐光衰减器(VOA)，由所述的2×2多模干涉仪(14)的第一端口(141)进入所述的2×2多模干涉仪(14)；

所述的探测光路依次经所述的波导进入IQ单边带调制器(7)和级联可调谐光衰减器(VOA)实现移频及脉冲调制；经所述的级联可调谐光衰减器(8)输出的脉冲光依次经所述的第二端面耦合器(9)和第二掺铒光纤放大器(10)，由所述环形器(11)的第一端口(111)输入，经第二端口(112)输出进入所述传感光纤(12)；经所述的传感光纤(12)散射回来的信号光由环形器(11)的第二端口(112)输入，第三端口(113)输出至第三端面耦合器(13)，经该第三端面耦合器(13)耦合后，由所述的2×2多模干涉仪(14)的第二端口(142)射入所述的2×2多模干涉仪(14)；

所述的本振参考和信号光通过所述的2×2多模干涉仪(14)拍频后的拍频信号由所述的片上平衡探测器(15)接收。

2.根据权利要求1所述的一种基于集成光电芯片的小型化分布式光纤传感系统，其特征在于所述的光源(1)为连续稳定单频激光光源。

3.根据权利要求1所述的一种基于集成光电芯片的小型化分布式光纤传感系统，其特征在于所述的第一掺铒光纤放大器(2)和第二掺铒光纤放大器(10)，用于补偿环路传输中的损耗。

4.根据权利要求1所述的一种基于集成光电芯片的小型化分布式光纤传感系统，其特征在于，所述的片上IQ调制器(7)和级联可调谐光衰减器(8)具有电光调制功能，所述的IQ调制器(7)实现单边带调制，通过改变加载到IQ调制器上的射频信号频率，进而改变单边带的移频量，所述的级联VOA(8)将连续光转化为脉冲光，两者结合实现移频以及脉冲调制作用。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于集成光电芯片的小型化分布式光纤传感系统，其特征在于，所述的片上IQ单边带调制器(7)包括第一1×2MMI(71)、两个第二1×2MMI(72)、两个第一热移相器(74)、两个第三1×2MMI(75)、第二热移相器(76)、第一探测器(77)、第二探测器(78)、第四1×2多模干涉仪(79)和第三探测器(710)；所述的片上IQ单边带调制器(7)和级联可调谐光衰减器(8)由波导相连，所述的级联可调谐光衰减器(8)由多个可调谐光衰减器(81)串联而成；

信号经所述的第第一1×2MMI(71)分束为I/Q两路信号，I/Q路分别经所述第二1×2MMI(72)分束为马赫曾德尔干涉仪的两臂，在pull-push模式下，受到RF信号调制，被调制的马赫曾德尔调制器的两臂激光信号通过所述的第三1×2MMI(75)合束；

调节两路的直流偏压相等且工作在最小工作点，即V_DCI＝V_DCQ＝V_π，使载波被抑制，实现边模抑制比SSR～20dB；

Q路除了马赫曾德尔调制器(MZM)外经二热移相器(76)改变其直流偏置电压，调节上下两路光信号间相位差为±π/2，实现载波抑制单边带调制；

两个马赫曾德尔调制器的输出信号经所述第四1×2多模干涉仪(79))合束；所述的第一探测器(77)、第二探测器(78)和第三探测器(710)分别用于监测调制器的工作点。

6.根据权利要求1所述的一种基于集成光电芯片的小型化分布式光纤传感系统，其特征在于，所述的传感光纤(12)为单模光纤，可根据IQ调制器的移频量不同适用于Φ-OTDR及BOTDR分布式光纤传感系统。