CN104111127B - 一种光波分复用器带宽选择装置 - Google Patents

一种光波分复用器带宽选择装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种光波分复用器带宽选择装置，包括：激光器，窄带滤波器，光隔离器，宽带耦合器，光谱仪，以及测温光纤；激光器用于发射脉冲光，所述脉冲光经窄带滤波器进行滤波后进入光隔离器，通过所述光隔离器后从宽带耦合器的第一端口进入所述宽带耦合器，从所述宽带耦合器的第三端口输出后进入测温光纤，在所述测温光纤中发生自发拉曼散射效应产生后向传输的斯托拉克斯光和反斯托拉克斯光，所述斯托拉克斯光和所述反斯托拉克斯光两束光再经过宽带耦合器的第二端口进入所述光谱仪，所述光谱仪用于测量所接收的光信号的后向拉曼散射光的中心波长和带宽。能准确获得不同波长的脉冲光的带宽范围，以选择带宽合适的光波分复用器。

Description

一种光波分复用器带宽选择装置
技术领域
本发明涉及波导介质技术领域，具体涉及一种光波分复用器带宽选择装置。
背景技术
分布式光纤温度传感器利用普通光纤作为敏感介质和传输介质，具有电绝缘、抗电磁干扰、本质安全、耐腐蚀、体积小、重量轻、可绕曲等特点，可实现远距离测量和监控，具有测量范围宽，空间分辨率和测量精度较高等优点，可广泛应用于油气管线、电力电缆、航天器结构健康、冶金化工、地铁隧道、大型建筑等领域的温度监测。
分布式光纤温度传感器中的信号光十分微弱，系统中任何器件的噪声都有可能极大的降低系统的信噪比，从而降低系统的测量精度，所以如何降低系统的噪声，提高信号光功率成为分布式光纤温度传感器研制的关键技术之一。
在所有分布式光纤温度传感器文献中，几乎没有提及系统中的波分复用器件的最佳带宽值是多少的，所以一般分布式光纤温度传感器研制厂家都是购买波分复用器供应商提供的定型的拉曼型WDM(Wire Digram Manual波分复用)产品。
分布式拉曼光纤温度传感器(Distributed optical fiber TemperatureSensor,DTS)是近二、三十年发展起来的、利用光纤中的自发拉曼散射效应结合光时域反射技术(Optical Time Domain Reflected,OTDR)实现的、可用于分布式、实时测量空间温度场分布的一种新型传感技术。该技术利用光纤中的自发拉曼散射光产生的功率与环境温度呈一定函数关系的原理，通过探测光纤 不同位置处的拉曼散射光的功率解调该位置处的温度。同时该技术利用光时域反射技术，通过探测拉曼散射光返回入射端的时间确定拉曼散射光产生的位置，从而达到定位的目的。
但是目前拉曼型WDM产品的通常带宽一般有两种，一种是带宽为±10nm，一种是带宽大于±45nm，而这两种带宽也是随机生产的，生产商和供应商均没有对这两种带宽进行过筛选和控制。但是通过大量的试验发现，如果分布式光纤温度传感器系统选用了带宽为±10nm的WDM，系统有用信号被滤除，系统的信噪比较差；而如果分布式光纤温度传感器系统选用了带宽大于±45nm的WDM，系统中无用杂散光进入光电转化模块，尤其是对于WDM中短波长端口而言，由于带宽较宽，无用的长波长光也会通过该端口进入光电转化模块，而长波长光尤其是接近1550nm的光功率较大，这样就容易导致光电转化模块饱和，对于有用信号光的放大就会受到限制；再者，有用光中混杂着无用光，对于系统的解调产生不利因素，影响解调的准确度和精度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种光波分复用器带宽选择装置，以选择带宽合适的光波分复用器。
本发明实施例提供了一种光波分复用器带宽选择方法，包括：
激光器，窄带滤波器，光隔离器，宽带耦合器，光谱仪，以及测温光纤；
所述激光器的输出端与所述窄带滤波器的输入端连接，所述窄带滤波器的输出端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述宽带耦合器的第一端口连接，所述宽带耦合器的第二端口与所述光谱仪连接,所述宽带耦合器的第三端口与所述测温光纤连接；
所述激光器用于发射脉冲光，所述脉冲光经所述窄带滤波器进行滤波后进 入所述光隔离器，通过所述光隔离器后从所述宽带耦合器的第一端口进入所述宽带耦合器，从所述宽带耦合器的第三端口输出后进入所述测温光纤，在所述测温光纤中发生自发拉曼散射效应，产生后向传输的斯托拉克斯光和反斯托拉克斯光，所述斯托拉克斯光和所述反斯托拉克斯光经过所述宽带耦合器的第二端口进入所述光谱仪，所述光谱仪用于测量所接收的光信号的后向拉曼散射光的中心波长和带宽，以根据所述带宽选择所述光波分复用器的带宽。
本发明实施例提出的技术方案的有益技术效果是：
本发明实施例的技术方案通过预先对所采用的波长的脉冲光信息进行最大限度地提取，避免光路中杂散光对信号光的影响，在信噪比尽可能高的情况下，通过光谱仪所采用的脉冲光信息的带宽，以确定光波分复用器的理想带宽。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例所述的光波分复用器带宽选择装置的结构框图；
图2是本发明具体实施例所述的光谱仪进行光谱分析的实验结果示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明具体实施例一所述的光波分复用器带宽选择装置的结构框图。本发明实施例用于分布式光纤温度传感器中光波分复用器带宽选择。通过预先对所采用的波长的脉冲光信息进行最大限度地提取，避免光路中杂散光对信号光的影响，在信噪比尽可能高的情况下，通过光谱仪所采用的脉冲光信息的带宽，以确定光波分复用器的理想带宽。如图1所示，本实施例所述的光波分复用器带宽选择装置包括：
激光器101，窄带滤波器102，光隔离器103，宽带耦合器104，光谱仪106，以及测温光纤105；
所述激光器101的输出端与所述窄带滤波器102的输入端连接，所述窄带滤波器102的输出端与所述光隔离器103的输入端连接，所述光隔离器103的输出端与所述宽带耦合器的第一端口连接，所述宽带耦合器的第二端口与所述光谱仪106连接,所述宽带耦合器的第三端口与所述测温光纤105连接；
所述激光器101用于发射脉冲光，所述脉冲光经所述窄带滤波器102进行滤波后进入所述光隔离器103，通过所述光隔离器103后从所述宽带耦合器的第一端口进入所述宽带耦合器，从所述宽带耦合器的第三端口输出后进入所述测温光纤105，在所述测温光纤105中发生自发拉曼散射效应，产生后向传输的斯托拉克斯光和反斯托拉克斯光，所述斯托拉克斯光和所述反斯托拉克斯光经过所述宽带耦合器104的第二端口进入所述光谱仪106，所述光谱仪106用于测量所接收的光信号的后向拉曼散射光的中心波长和带宽，以根据所述带宽选择所述光波分复用器的带宽。
作为优选，所述宽带耦合器的带宽为不小于900纳米且不大于1700纳米。
作为优选，所述窄带滤波器的带宽为0.2纳米。
作为优选，所述激光器用于发射波长为1550纳米的脉冲光。
其中，所述激光器为光纤激光器。
本发明实施例的技术方案最大限度的提取系统中的信号光，避免光路中杂散光对信号光的影响可以准确获得信号光信息，为系统选择参数合适的光波分复用器提供有力试验证据，同时，可以提高系统的信噪比，从而提高系统的测量精度和稳定性。
以下结合图1和图2示出本发明另一实施方式。
本实施例涉及一种背向拉曼散射光测量技术，通过该技术可以测量出分布式光纤温度传感器系统的拉曼散射光中心波长和带宽，从而为选用参数合适的WDM提供实验依据。
图1中，选取激光器为分布式光纤温度传感器系统用激光器，将激光器发出的脉冲光输入窄带滤波器进行滤波，窄带滤波器的带宽为0.2nm，从窄带滤波器输出的脉冲光经过光隔离器，由宽带耦合器的第一端口输入端和第三端口输出端进入测温光纤，宽带耦合器的带宽为900nm-1700nm，在测温光纤中，脉冲光发生自发拉曼散射效应产生后向传输的斯托克斯光和反斯托克斯光，两束光再经过宽带耦合器的第二端口输出端输出，最终进入光谱仪进行光谱分析。
图2是本发明具体实施例所述的光谱仪进行光谱分析的实验结果示意图，图中，横轴表示波长，纵轴表示功率。通过光谱仪可以测量出，分布式光纤温度传感器系统的后向拉曼散射光中心波长分别是1450纳米和1660纳米,3dB带宽分别是±25纳米和±30纳米，从而在选取WDM时，选取通带带宽和中心波长合适的WDM作为分光器件，从而可以最大限度的提取系统中的有用信号光，滤除杂散光的影响，能提高分布式光纤温度传感器系统的信噪比和测量精度。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种光波分复用器带宽选择装置，其特征在于，包括：
激光器，窄带滤波器，光隔离器，宽带耦合器，光谱仪，以及测温光纤；
所述激光器的输出端与所述窄带滤波器的输入端连接，所述窄带滤波器的输出端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述宽带耦合器的第一端口连接，所述宽带耦合器的第二端口与所述光谱仪连接,所述宽带耦合器的第三端口与所述测温光纤连接；
所述激光器用于发射脉冲光，所述脉冲光经所述窄带滤波器进行滤波后进入所述光隔离器，通过所述光隔离器后从所述宽带耦合器的第一端口进入所述宽带耦合器，从所述宽带耦合器的第三端口输出后进入所述测温光纤，在所述测温光纤中发生自发拉曼散射效应，产生后向传输的斯托拉克斯光和反斯托拉克斯光，所述斯托拉克斯光和所述反斯托拉克斯光经过所述宽带耦合器的第二端口进入所述光谱仪，所述光谱仪用于测量所接收的光信号的后向拉曼散射光的中心波长和带宽，以根据所述带宽选择所述光波分复用器的带宽。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述宽带耦合器的带宽为不小于900纳米且不大于1700纳米。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述窄带滤波器的带宽为0.2纳米。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器用于发射波长为1550纳米的脉冲光。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器为光纤激光器。
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