一種採用隨機雷射放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計的製作方法
2023-07-08 14:32:01
專利名稱：一種採用隨機雷射放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計的製作方法
技術領域：
本方法涉及光纖傳感技術領域，具體涉及採用光纖隨機雷射作為分布式泵浦源的長距離偏振及相位敏感光時域反射計。
背景技術：
分布式光纖傳感技術中光纖既是傳輸介質，優勢傳感7Π件，它同時獲得整個光纖長度上被測量參數的空間分布狀態和隨時間變化的信息，非常適合用於長距離光纜的安全防護、以及基於光纜的周界安防應用。由於光纖中傳輸的光脈衝的相位和偏振態對光纖線路的微擾很敏感，所以利用光纖中傳輸光脈衝的相位和偏振態隨線路狀態的改變而改變的這一特性，製成的相位敏感光時域反射計(Phase-Sensitive Optical Time-DomainReflectometer,簡寫為 Φ-OTDR)或偏振光時域反射計(Polarization Optical TimeDomain Reflectometer,簡寫為P0TDR)可以檢測出光纖線路是否受到微擾,這有助於判斷是否有人接近通信光纜以便提前預警，最低限度避免光纜遭到破壞。傳統的相位/偏振敏感光時域反射計採用前端集中放大方式，無法保證光纖末端的測量精度，原因在於:首先，布裡淵泵浦光峰值功率不能過高，否則會導致調製不穩定性、自相位調製引起的頻譜展寬以及測量精度下降；其次，光纖損耗及泵浦消耗效應也會影響光纖後端的測量解析度；最後，隨著對空間解析度要求的提高，所用脈衝寬度會越來越窄，使得布裡淵泵浦脈衝所攜帶的能量下降，最終導致測量精度下降。儘管採用傳統的一階分布式拉曼放大技術可在一定程度上提高光信號的空間分布均勻性，確保測量精度的全程一致性；但拉曼泵浦源相對強度噪聲RIN通常大於一lOOdBc/Hz，泵浦向布裡淵信號的RIN轉移將成為限制傳感距離延伸、精度提高的重要制約因素。
發明內容
針對上述現有技術，本發明要解決的技術問題是提供一種偏振及相位敏感光時域反射計，其能克服現有技術中存在的噪音大，傳感距離延伸和測量精度無法保證等缺點，其充分利用了光纖隨機雷射所具有的穩定性好、噪聲低、特別適合於長距離光傳輸、結構簡單、低成本等諸多優勢，實現真正意義上的低噪聲分布式光放大，從而有效延伸傳感距離。為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:
基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，包括雷射器(1)，任意波形發生卡(2)，聲光調製器(3)，摻鉺光纖放大器EDFA
(4)，環形器(5)，1365nm泵浦雷射源(6-1)，傳感光纖(7)，1455 nm FBG (8-1)，波分復用器(9-1)，帶通濾波器BPF (10)，3dB耦合器(11)偏振分束器PBS (12)，光電探測器陣列(13)，多通道A/D數據採集卡(14);
其系統特徵在於:雷射器(I)的輸出端接聲光調製器(3)的輸入端，聲光調製器(3)的輸出端接摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸入端,摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸出端接環形器
(5)第一輸入端,然後環形器(5)第二輸出埠外接波分復用器(9-1)第一輸入端，波分復用器(9-1)公共埠接傳感光纖(7)的一端，傳感光纖(7)的另外一端接1455nm FBG (8-1)的輸入端；環形器的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF (10)的輸入端，帶通濾波器的輸出端接3dBf禹合器(11)的輸入端,3dB f禹合器(11)的其中一個輸出端接偏振分束器(12)的輸入端；3dB f禹合器的另外一個輸出端直接接光電探測器陣列(13);任選偏振分束器的一個輸出端接光電探測器陣列(13)的輸入端，光電探測器的輸出端接PC上的A/D數據採集卡(14)。所述的基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其外調製的聲光調製器(3)的脈衝觸發是通過任意波形發生卡產生的；
所述的基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，通過1365nm泵浦光(6-1)、傳感光纖(7)、1455nm的FBG (8-1)共同組合作用在傳感光纖中形成隨機雷射。所述的基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:1365nm泵浦光(6-1)與1455nm FBG (8-1)工作在傳感光纖的同側或者異側，泵浦光與1455nm FBG (8_1)在傳感光纖的前端或末端。本發明還提供了一種基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於，在結構上包括雷射器(1)，任意波形發生卡(2)，聲光調製器(3)，摻鉺光纖放大器EDFA (4)，環形器(5)，1365nm泵浦雷射源(6-1),FBG (8-1)，傳感光纖(7)，第二 FBG (8-2)，第二 1365nm泵浦雷射源(6-2)，帶通濾波器BPF (10)，波分復用器(9-1)，第二波分復用器(9-2)，3dB耦合器(11)，偏振分束器PBS(12)，光電探測器陣列(13)，多通道A/D數據採集卡(14);
其系統特徵在於:雷射器(I)為外調製雷射器，雷射器(I)的輸出端接聲光調製器(3)的輸入端，聲光調製器(3)的輸出端接摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸入端,摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸出端接環形器(5)第一輸入端，然後環形器(5)第二輸出埠外接波分復用器(9-1)第一輸入端，波分復用器(9-1)公共埠接FBG (8-1)，FBG (8-1)的另一埠接傳感光纖(7)的一端，傳感光纖(7)的另外一端接第二 FBG (8-2)，第二 FBG (8-2)的另一端接第二波分復用器的輸出端(9-2);環形器(5)的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF的輸入端，帶通濾波器的輸出端接3dB耦合器(11)的輸入端，3dB耦合器(11)的其中一個輸出端接偏振分束器(12)的輸入端；3dB f禹合器的另外一個輸出端直接接光電探測器陣列(13);任選偏振分束器的一個輸出端接光電探測器陣列(13)的輸入端,光電探測器陣列的輸出端接多通道A/D數據採集卡(14)。所述1365nm泵浦光(6-1)、傳感光纖(7)、FBG(8-1)、第二 FBG (8-2)、共同組合作用在傳感光纖中形成隨機雷射，其形成機理簡述如下:傳感光纖中的Rayleigh散射可看作是分布式的弱反射鏡，傳感光纖兩端的FBG可看作是點式的強反射鏡，1365nm泵浦光激及其激發出的1455nm斯託克斯光在這些反射鏡的作用下不斷地往復傳輸，當1365nm泵浦光的能量足夠強時，1455nm斯託克斯光在往復傳輸過程中的得到增益顯著大於損耗，從而形成穩定的雷射輸出。基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其外調製的聲光調製器(3)的脈衝觸發是通過任意波形發生卡產生的；基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的Ρ-Φ-OTDR，通過1365nm泵浦光(6-1)、傳感光纖(7)、FBG (8-1)、第二 FBG (8_2)共同組合作用在傳感光纖中形成隨機雷射。所述基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:在波分復用器(9-1)和第二波分復用器(9-2)之間可分別添加光纖布拉格光柵FBG,光纖布拉格光柵FBG之間的中心波長相差10nm。基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於，在結構上包括雷射器(I )，任意波形發生卡(2)，聲光調製器(3)，摻鉺光纖放大器EDFA(4)，環形器(5)，1455nm泵浦雷射源(6-1)，傳感光纖(7)，1455nm FBG (8-1 )，第二 1365nm泵浦雷射源(6-2)，帶通濾波器BPF (10)，波分復用器(9-1)，第二波分復用器(9-2)，3dB耦合器(11)，偏振分束器PBS (12)，光電探測陣列(13)，多通道A/D數據採集卡(14);
其系統特徵在於:雷射器(I)為外調製雷射器，雷射器(I)的輸出端接聲光調製器(3)的輸入端，聲光調製器(3)的輸出端接摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸入端,摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸出端接環形器(5)第一輸入端，然後環形器(5)第二輸出埠外接波分復用器(9-1)第一輸入端,波分復用器(9-1)公共埠接傳感光纖(7)的一端,傳感光纖(7)的另外一端接1455nm FBG (8_l)，1455nm FBG (8-1)的另一端接第二波分復用器的輸出端(9-2);環形器的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF (10)的輸入端，帶通濾波器的輸出端接3dB f禹合器(11)的輸入端,3dB f禹合器(11)的其中一個輸出端接偏振分束器(12)的輸入端；3dB I禹合器的另外一個輸出端直接接光電探測陣列(13);任選偏振分束器的一個輸出端接光電探測陣列(13)的輸入端，光電探測陣列的輸出端接多通道A/D數據採集卡(14)。基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其外調製的聲光調製器(3)的脈衝觸發是通過任意波形發生卡產生的；
基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，通過1365nm泵浦光(6-1)、傳感光纖(7)、1455nm FBG (8-1)、共同組合作用在傳感光纖中形成隨機雷射，與普通拉曼泵浦光共同對信號光進行放大。所述的基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:普通拉曼泵浦源的波長與光纖隨機雷射的泵浦雷射源的波長相差一次拉曼頻移的波長。所述的基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:1365nm泵浦雷射與1455nm FBG在傳感光纖的同側，並且1455nm泵浦雷射在異側。本發明的測量方法，包括以下步驟:
a.向光纖中注入脈衝信號光；
b.向傳感光纖中注入泵浦光，用於對脈衝信號光進行放大；
c.接收信號光的背向瑞利散射光；
d.將所述背向瑞利散射光分成兩束，分別進行偏振敏感數據採集和相位敏感數據採 集;
e.根據偏振敏感數據和相位敏感數據的畸變點,確定擾動及其位置。本發明與現有技術相比有如下有益效果:本發明能有效的克服現有技術中存在的噪聲大，傳感距離延伸和測量精度無法保證等缺點，其充分利用了隨機雷射所具有的穩定性好、噪聲低、特別適合於長距離光傳輸、結構簡單、低成本等諸多優勢，實現真正意義上的低噪聲分布式光放大，從而有效延伸傳感距離。
如附圖1所示，基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計系統結構圖。如附圖2所示，基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計系統結構圖。如附圖3所示，基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計系統結構圖。如附圖4所示，同時出現三處擾動點時檢測到的相位敏感信號。如附圖5所示，在不同地點分別出現擾動信號時的偏振敏感信號測量結果:(a)59.3 km (b) 74.2 km (c) 103.0 km。圖中I為雷射器，2為任意波形發生卡，3為聲光調製器，4為摻鉺光纖放大器EDFA，5為環形器，6-1為1365nm泵浦雷射源，6-2第二為1365nm泵浦雷射源，7為傳感光纖，8-1為1455 nm FBG,8-2為第二 1455 nm FBG, 9-1為波分復用器，9-2為第二波分復用器，10為帶通濾波器BPF，11為3dB耦合器，12為偏振分束器PBS，13為光電探測器陣列，14為多通道A/D數據採集卡。具體實現方案
基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於，在結構上包括雷射器(1)，任意波形發生卡(2)，聲光調製器(3)，摻鉺光纖放大器EDFA (4 )，環形器(5 )，1365nm泵浦雷射源(6_1)，FBG (8_1)，傳感光纖(7 )，第二 FBG (8-1)，第二 1365nm泵浦雷射源(6-2)，帶通濾波器BPF (10)，波分復用器(9-1 )，第二波分復用器(9-2)，3dB耦合器(11)，偏振分束器PBS (12)，光電探測器陣列(13)，多通道A/D數據採集卡(14)；
其系統特徵在於:雷射器(I)為外調製雷射器，雷射器(I)的輸出端接聲光調製器(3)的輸入端，聲光調製器(3)的輸出端接摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸入端,摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸出端接環形器(5)第一輸入端，然後環形器(5)第二輸出埠外接波分復用器(9-1)第一輸入端,第一波分復用器(9-1)公共埠接FBG (8-1), FBG (8-1)的另一埠接傳感光纖(7)的一端，傳感光纖(7)的另外一端接第二 FBG (8-2)，第二 FBG (8-2)的另一端接第二波分復用器(9-2)的輸出端；環形器(5)的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF (10)的輸入端，帶通濾波器BPF (10)的輸出端接3dB耦合器(11)的輸入端，3dB耦合器(11)的其中一個輸出端接偏振分束器(12)的輸入端；3dB f禹合器的另外一個輸出端直接接光電探測器陣列(13);任選偏振分束器的一個輸出端接光電探測器陣列(13)的輸入端，光電探測器陣列的輸出端接多通道A/D數據採集卡(14)。
基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其外調製的聲光調製器(3)的脈衝觸發是通過任意波形發生卡產生的；
基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，通過1365nm泵浦光(6-1)，傳感光纖(7)，FBG(8-1)、第二 FBG(8-2)、波分復用器(9-1)、第二波分復用器(9-1)共同組合作用在傳感光纖中形成雙邊泵浦隨機雷射。基於隨機雷射放大的Ρ-Φ-OTDR系統其外調製的聲光調製器(3)具有高消光比，聲光調製器(3)的脈衝觸發是通過任意波形發生卡(2)產生的，任意波形發生卡(2)驅動聲光調製器(3)；
基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，傳感光纖的兩端分別通過波分復用器耦合輸入，1365 nm泵浦光。。同時，在傳感光纖兩端與兩側的波分復用器之間可分別加入工作波長在1455nm左右、工作波長相差f IOnm的兩個FBG，。當系統泵浦光強度超過一定的閾值時，超長距離隨機雷射器便形成了，而此隨機光纖雷射器有效地放大信號光。基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，環形器(5)的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF (10)的輸入端，帶通濾波器(10)的輸出端接3dB耦合器(11)的輸入端，3dB耦合器(11)的輸出端接偏振分束器(12)的輸入端，偏振分束器(15)的輸出端接光電探測陣列(13)的輸入端，光電探測陣列(13)的輸出端接多通道A/D數據採集卡(14)，最終分別進行偏振敏感數據採集和相位敏感數據採集。基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於，在結構上包括雷射器(1)，任意波形發生卡(2)，聲光調製器(3)，摻鉺光纖放大器EDFA(4)，環形器(5)，1455nm泵浦雷射源(6-1)，傳感光纖
(7)，1455nm FBG (8-1 )，第二 1365nm泵浦雷射源(6-2)，帶通濾波器BPF (10)，波分復用器(9-1)，第二波分復用器(9-2)，3dB耦合器(11)，偏振分束器PBS (12)，光電探測陣列(13)，多通道A/D數據採集卡(14);
其系統特徵在於:雷射器(I)為外調製雷射器，雷射器(I)的輸出端接聲光調製器(3)的輸入端，聲光調製器(3)的輸出端接摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸入端,摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸出端接環形器(5)第一輸入端，然後環形器(5)第二輸出埠外接波分復用器(9-1)第一輸入端,波分復用器(9-1)公共埠接傳感光纖(7)的一端,傳感光纖(7)的另外一端接1455nm FBG (8_l)，1455nm FBG (8-1)的另一端接第二波分復用器的輸出端(9-2);環形器的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF (10)的輸入端，帶通濾波器的輸出端接3dB f禹合器(11)的輸入端,3dB f禹合器(11)的其中一個輸出端接偏振分束器(12)的輸入端；3dB I禹合器的另外一個輸出端直接接光電探測陣列(13);任選偏振分束器的一個輸出端接光電探測陣列(13)的輸入端，光電探測陣列的輸出端接多通道A/D數據採集卡(14)。基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其外調製的聲光調製器(3)的脈衝觸發是通過任意波形發生卡產生的；
基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，通過1365nm泵浦光(6-1)、傳感光纖(7)、1455nm FBG (8-1)、共同組合作用在傳感光纖中形成隨機雷射，與普通拉曼泵浦光共同對信號光進行放大。
所述的基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:普通拉曼泵浦源的波長與光纖隨機雷射的泵浦雷射源的波長相差一次拉曼頻移的波長。所述的基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:1365nm泵浦雷射與1455nm FBG在傳感光纖的同側，並且1455nm泵浦雷射在異側。本發明的測量方法，包括以下步驟:
a.向光纖中注入脈衝信號光；
b.向傳感光纖中注入泵浦光，用於對脈衝信號光進行放大；
c.接收信號光的背向瑞利散射光；
d.將所述背向瑞利散射光分成兩束，分別進行偏振敏感數據採集和相位敏感數據採
集;
e.根據偏振敏感數據和相位敏感數據的畸變點,確定擾動及其位置。
權利要求
1.基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，包括雷射器(1)，為聲光調製器(3)提供觸發脈衝的任意波形發生卡(2)，聲光調製器(3)，摻鉺光纖放大器EDFA (4)，環形器(5)，1365nm泵浦雷射源(6-1)，傳感光纖(7)，1455 nm FBG (8-1 )，波分復用器(9-1 )，帶通濾波器BPF (10)，3dB耦合器(11)，偏振分束器PBS (12)，光電探測器陣列(13)，多通道A/D數據採集卡(14)，其系統特徵在於:雷射器(I)的輸出端接聲光調製器(3)的輸入端,聲光調製器(3)的輸出端接摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸入端,摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸出端接環形器(5)第一輸入端,然後環形器(5)第二輸出埠外接波分復用器(9-1)第一輸入端，波分復用器(9-1)公共埠接傳感光纖(7)的一端，傳感光纖(7)的另外一端接1455nm FBG (8_1)的輸入端；環形器(5)的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF (10)的輸入端，帶通濾波器的輸出端接3dB耦合器(11)的輸入端，3dB f禹合器(11)的其中一個輸出端接偏振分束器(12)的輸入端；3dBf禹合器的另外一個輸出端直接接光電探測器陣列(13);任選偏振分束器PBS (12)的一個輸出端接光電探測器陣列(13)的輸入端，光電探測器的輸出端接PC上的多通道A/D數據採集卡(14);所述1365nm泵浦光(6-1)、傳感光纖(7)、1455nm的FBG (8)共同組合作用在傳感光纖中形成隨機雷射。
2.根據權利要求1所述的基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:1365nm泵浦雷射源(6-1)與1455nmFBG (8-1)工作可在傳感光纖的同側或者異側，1365nm泵浦雷射源(6-1)與1455nm FBG(8-1)可在傳感光纖的前端或末端。
3.基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於，在結構上包括雷射器(1)，為聲光調製器(3)提供觸發脈衝的任意波形發生卡( 2)，聲光調製器(3)，摻鉺光纖放大器EDFA(4)，環形器(5)，1365nm泵浦雷射源(6-l)，FBG (8-1)，傳感光纖(7)，第二 FBG (8-2)，第二 1365nm泵浦雷射源(6-2)，帶通濾波器BPF (10)，波分復用器(9-1)，第二波分復用器(9-2)，3dB耦合器(11)，偏振分束器PBS (12)，光電探測器陣列(13)，多通道A/D數據採集卡(14)，其系統特徵在於:雷射器(I)為外調製雷射器，雷射器(I )的輸出端接聲光調製器(3)的輸入端，聲光調製器(3)的輸出端接摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸入端,摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸出端接環形器(5)第一輸入端，然後環形器(5)第二輸出埠外接波分復用器(9-1)第一輸入端,波分復用器(9-1)公共埠接FBG (8-1),FBG (8-1)的另一埠接傳感光纖(7)的一端，傳感光纖(7)的另外一端接第二 FBG (8-2)，第二 FBG (8-2)的另一端接第二波分復用器的輸出端(9-2);環形器的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF (10)的輸入端，帶通濾波器的輸出端接3dB耦合器(11)的輸入端,3dB f禹合器(11)的其中一個輸出端接偏振分束器PBS (12)的輸入端；3dB稱合器(11)的另外一個輸出端直接接光電探測器陣列(13);任選偏振分束器的一個輸出端接光電探測器陣列(13)的輸入端，光電探測器陣列的輸出端接多通道A/D數據採集卡(14)，所述1365nm泵浦光(6-1)、傳感光纖(7)、FBG (8-1)、第二 FBG (8-2)、共同組合作用在傳感光纖中形成隨機雷射，其形成機理簡述如下:傳感光纖中的Rayleigh散射可看作是分布式的弱反射鏡，傳感光纖兩端的FBG可看作是點式的強反射鏡，1365nm泵浦光激及其激發出的1455nm斯託克斯光在這些反射鏡的作用下不斷地往復傳輸，當1365nm泵浦光的能量足夠強時，1455nm斯託克斯光在往復傳輸過程中的得到增益顯著大於損耗，從而形成穩定的雷射輸出。
4.根據權利要求3所述基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:所述的傳感光纖兩端的波分復用器之間可分別添加光纖布拉格光柵FBG,光纖布拉格光柵FBG之間的中心波長相差l 10nm。
5.基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於，在結構上包括雷射器(1)，為聲光調製器(3)提供觸發脈衝的任意波形發生卡(2)，聲光調製器(3)，摻鉺光纖放大器EDFA (4)，環形器(5)，1455nm泵浦雷射源(6-1 )，傳感光纖(7)，1455nm FBG(8-1)，第二 1365nm泵浦雷射源(6-2)，帶通濾波器BPF (10)，波分復用器(9-1)，第二波分復用器(9-2)，3dB耦合器(11)，偏振分束器PBS (12)，光電探測陣列(13)，多通道A/D數據採集卡(14)，其特徵在於:雷射器(I)為外調製雷射器，雷射器(I)的輸出端接聲光調製器(3)的輸入端，聲光調製器(3)的輸出端接摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸入端,摻鉺光纖放大器EDFA (4)的輸出端接環形器(5)第一輸入端，然後環形器(5)第二輸出埠外接波分復用器(9-1)第一輸入端,波分復用器(9-1)公共埠接傳感光纖(7)的一端，傳感光纖(7)的另外一端接1455nm FBG (8-1),1455nm FBG (8_1)的另一端接第二波分復用器(9_2)的輸出端；環形器(5)的第三埠輸出端接帶通濾波器BPF (10)的輸入端，帶通濾波器的輸出端接3dB耦合器(11)的輸入端，3dB f禹合器(11)的其中一個輸出端接偏振分束器(12)的輸入端；3dB I禹合器的另外一個輸出端直接接光電探測陣列(13);任選偏振分束器的一個輸出端接光電探測陣列(13)的輸入端，光電探測陣列的輸出端接多通道A/D數據採集卡(14)，通過1365nm泵浦光(6-1)、傳感光纖(7)、1455nm FBG (8)共同組合作用在傳感光纖中形成隨機雷射，與普通拉曼泵浦光共同作用對信號光進行放大。
6.根據權利要求5所述基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:普通拉曼泵浦源的波長與光纖隨機雷射的泵浦雷射源波長相差一次拉曼頻移的波長。
7.根據權利要求5所述基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，其特徵在於:1365nm泵浦雷射與1455nmFBG在傳感光纖的同側，並且1455nm泵浦雷射在異側。
8.根據權利要求1-7任一所述的長距離偏振及相位敏感光時域反射計的測量方法，包括以下步驟: a.向光纖中注入脈衝信號光； b.向傳感光纖中注入泵浦光，用於對脈衝信號進行放大； c.接收信號光背向瑞利散射光； d.將所述背向瑞利散射光分成兩束，分別進行偏振敏感數據採集和相位敏感數據採集; e.根據偏振敏感數據和相位敏感數據的畸變點,確定擾動及其位置。
全文摘要
本發明公開了採用隨機雷射放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，以延長傳感距離。方案包括基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計、基於雙邊泵浦產生的光纖隨機雷射進行分布式拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計，基於單邊泵浦產生的光纖隨機雷射與普通拉曼泵浦源混合進行拉曼放大的長距離偏振及相位敏感光時域反射計。本技術用於光纖擾動傳感，可大幅提高傳感系統的工作距離，具備較高的實用性。
文檔編號H04B10/071GK103152097SQ20131007803
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者饒雲江, 王子南, 冉曾令 申請人:電子科技大學