CN105136181A - 一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置 - Google Patents

一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105136181A
CN105136181A CN201510543770.5A CN201510543770A CN105136181A CN 105136181 A CN105136181 A CN 105136181A CN 201510543770 A CN201510543770 A CN 201510543770A CN 105136181 A CN105136181 A CN 105136181A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
brillouin
phase shift
sensing device
device based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510543770.5A
Other languages
English (en)
Inventor
彭玉兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Jiuzhou Electronic Information System Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Jiuzhou Electronic Information System Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Jiuzhou Electronic Information System Co Ltd filed Critical Chengdu Jiuzhou Electronic Information System Co Ltd
Priority to CN201510543770.5A priority Critical patent/CN105136181A/zh
Publication of CN105136181A publication Critical patent/CN105136181A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Transform (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置，将光源产生的光载波分为两路，其中一路被电脉冲外调制，产生脉冲泵浦光；另外一路被10～12GHz的微波信号通过工作在线性工作点的电光强度调制器外调制产生探测光与本地光。探测光与脉冲泵浦光在测试光纤中相互作用后与本地光拍频率产生10～12GHz高频信号，其相位直接被9～12GHz的宽带正交解调器解调，从而避免了预频移，降低了装置的复杂度和成本，提高了装置的稳定性。

Description

一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置
技术领域
本发明属于分布式光纤传感技术领域，具体涉及一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置的设计。
背景技术
基于布里渊效应的分布式光纤传感技术得到了多年的广泛研究，目前已经可以实现大于100km的传感长度和cm级别的传感精度。在2012年之前，分布式布里渊光纤传感都是基于对布里渊增益谱的测量，装置简单且易于解调。存在的比较大的问题是在长距离的传感中，由于泵浦光的消耗从而存在非本地效应，会在光纤末端增加解调的不准确性。2012年A.Zornoza等人提出了利用正交解调器解调布里渊相位谱来实现温度及应力的传感。同样的装置被J.Urricelqui等人于2012年和2014报道。这些装置的共同点是需要对光信号进行一个固定的预移频(约在10GHz左右)，然后利用一个低频信号(0～2GHz)去扫描布里渊增益区。预移频不仅增加了系统复杂度和系统成本，而且增加了系统的不稳定性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中分布式光纤传感装置复杂度和成本较高且稳定性较低的问题，提出了一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置。
本发明的技术方案为：一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置，包括激光器、光耦合器、偏振控制器、电光强度调制器、微波信号发生器、扰偏器、第一掺铒光纤放大器、光隔离器、测试光纤、声光调制器、脉冲信号发生器、第二掺铒光纤放大器、环形器、布拉格光栅、光电探测器、电带通滤波器、正交解调器以及示波器；
激光器输出的光载波通过光耦合器分为第一光载波和第二光载波；
微波信号发生器产生的微波信号分为两路，一路传输至电光强度调制器，另一路传输至正交解调器；
第一光载波经过偏振控制器后被微波信号发生器产生的微波信号通过电光强度调制器外调制，形成本地光和探测光；探测光经过扰偏器的偏正态快速扰动和第一掺铒光纤放大器的光信号放大后，通过光隔离器送入测试光纤；
第二光载波被脉冲信号发生器产生的脉冲信号通过声光调制器外调制后产生脉冲泵浦光；脉冲泵浦光经第二掺铒光纤放大器放大后通过光环形器进入测试光纤；
探测光与脉冲泵浦光在测试光纤内相互作用，并经环形器的导向传输和布拉格光栅的波长选择后进入光电探测器，光电探测器的输出信号经电带通滤波器的滤波以及正交解调器的解调后被示波器采集和存储，并可进一步进行离线信号处理解调布里渊相位谱。
优选地，光耦合器为50:50光耦合器。
优选地，电光强度调制器工作在线性工作点。
优选地，微波信号发生器产生的微波信号频率为10～12GHz。
优选地，正交解调器采用解调范围为9～12GHz的宽带正交解调器。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用布里渊相位谱对温度进行解调，可以有效克服非本地效应。
(2)本发明采用9～12GHz的宽带正交解调器进行布里渊相移解调，避免了预移频，装置简单，容易实现，易于集成。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
本发明提供了一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置，如图1所示，包括激光器1、光耦合器2、偏振控制器3、电光强度调制器4、微波信号发生器5、扰偏器6、第一掺铒光纤放大器7、光隔离器8、测试光纤9、声光调制器10、脉冲信号发生器11、第二掺铒光纤放大器12、环形器13、布拉格光栅14、光电探测器15、电带通滤波器16、正交解调器17以及示波器18。
激光器1输出的光载波中心频率为fL，该光载波通过50:50耦合器2分为两份，即为第一光载波和第二光载波。
微波信号发生器5产生的微波信号分为两路，一路传输至电光强度调制器4，另一路传输至正交解调器17。
第一光载波经过偏振控制器3后被微波信号发生器5产生的微波信号通过电光强度调制器4外调制，形成本地光和探测光。电光强度调制器4工作在线性工作点，且微波信号发生器5的输出信号频率为fS(10～12GHz可调)。其中，探测光共有两个分量，其频率分别为fL±fS；本地光有一个分量，频率为fL。探测光经过扰偏器6的偏正态快速扰动和第一掺铒光纤放大器7的光信号放大后，通过光隔离器8送入测试光纤9。
第二光载波被脉冲信号发生器11产生的脉冲信号通过声光调制器10外调制后产生脉冲泵浦光。脉冲泵浦光经第二掺铒光纤放大器12放大后通过光环形器13进入测试光纤9。
探测光与脉冲泵浦光在测试光纤9内相互作用，并经环形器13的导向传输和布拉格光栅14的波长选择后进入光电探测器15，到达光电探测器15的光信号场强表达式为：
其中EL和ES分别为本地光和探测光的复振幅，fD为探测光与布里渊频移之间的频率失谐，gSBS(fD)为布里渊增益，为布里渊相移。
光电探测器15输出的电流表达式为：
其中RC为光电探测器的接收灵敏度。布里渊相位谱信息被频率为fS的高频载波携带。
正交解调器17采用解调范围为9～12GHz的宽带正交解调器，其产生的同相载波cos(2πfst)及正交载波sin(2πfst)分别与I(fs)相乘并滤除高频分量，得到的I路和Q路信号表达式如公式(3)所示：
I路和Q路两路信号被示波器18采集后，通过公式(4)可以求得布里渊相位谱：
进而可以构建距离-频率-相位三维图，通过求解相位谱在光纤各处的过零点就可求解光纤各处的温度和应力信息。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置，其特征在于，包括激光器(1)、光耦合器(2)、偏振控制器(3)、电光强度调制器(4)、微波信号发生器(5)、扰偏器(6)、第一掺铒光纤放大器(7)、光隔离器(8)、测试光纤(9)、声光调制器(10)、脉冲信号发生器(11)、第二掺铒光纤放大器(12)、环形器(13)、布拉格光栅(14)、光电探测器(15)、电带通滤波器(16)、正交解调器(17)以及示波器(18)；
所述激光器(1)输出的光载波通过光耦合器(2)分为第一光载波和第二光载波；
所述微波信号发生器(5)产生的微波信号分为两路，一路传输至电光强度调制器(4)，另一路传输至正交解调器(17)；
所述第一光载波经过偏振控制器(3)后被微波信号发生器(5)产生的微波信号通过电光强度调制器(4)外调制，形成本地光和探测光；所述探测光经过扰偏器(6)的偏正态快速扰动和第一掺铒光纤放大器(7)的光信号放大后，通过光隔离器(8)送入测试光纤(9)；
所述第二光载波被脉冲信号发生器(11)产生的脉冲信号通过声光调制器(10)外调制后产生脉冲泵浦光；所述脉冲泵浦光经第二掺铒光纤放大器(12)放大后通过光环形器(13)进入测试光纤(9)；
所述探测光与脉冲泵浦光在测试光纤(9)内相互作用，并经环形器(13)的导向传输和布拉格光栅(14)的波长选择后进入光电探测器(15)，光电探测器(15)的输出信号经电带通滤波器(16)的滤波以及正交解调器(17)的解调后被示波器(18)采集和存储，并进行离线信号处理解调布里渊相位谱。
2.根据权利要求1所述的基于布里渊相移的强度调制型传感装置，其特征在于，所述光耦合器(2)为50:50光耦合器。
3.根据权利要求1所述的基于布里渊相移的强度调制型传感装置，其特征在于，所述电光强度调制器(4)工作在线性工作点。
4.根据权利要求1所述的基于布里渊相移的强度调制型传感装置，其特征在于，所述微波信号发生器(5)产生的微波信号频率为10～12GHz。
5.根据权利要求1所述的基于布里渊相移的强度调制型传感装置，其特征在于，所述正交解调器(17)采用解调范围为9～12GHz的宽带正交解调器。
CN201510543770.5A 2015-08-31 2015-08-31 一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置 Pending CN105136181A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510543770.5A CN105136181A (zh) 2015-08-31 2015-08-31 一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510543770.5A CN105136181A (zh) 2015-08-31 2015-08-31 一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105136181A true CN105136181A (zh) 2015-12-09

Family

ID=54721617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510543770.5A Pending CN105136181A (zh) 2015-08-31 2015-08-31 一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105136181A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109459598A (zh) * 2018-11-14 2019-03-12 国网黑龙江省电力有限公司信息通信公司 一种基于fbg的电压数值检测装置及方法
CN112414584A (zh) * 2020-10-19 2021-02-26 太原理工大学 基于π脉冲格雷码编码的布里渊光时域分析装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5920588A (en) * 1996-04-11 1999-07-06 Fujitsu Limited Method and device for generation of phase conjugate light and wavelength conversion, and system having the device
CN102751644A (zh) * 2012-07-31 2012-10-24 西南交通大学 基于受激布里渊散射效应的宽带连续可调谐光电振荡器
CN103743354A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 桂林电子科技大学 一种基于布里渊相移检测的动态应变测量方法及测量装置
CN103986529A (zh) * 2014-06-04 2014-08-13 吉林大学 高带宽可调谐双通带微波光子滤波器
CN104132677A (zh) * 2014-07-24 2014-11-05 中国科学院半导体研究所 外差干涉式光纤传感时分复用系统
CN104614585A (zh) * 2015-01-04 2015-05-13 西南交通大学 基于受激布里渊效应的多频率高精度微波光子测频方案
CN104655185A (zh) * 2015-01-04 2015-05-27 西南交通大学 一种基于强度调制探测光的相干布里渊光时域分析传感系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5920588A (en) * 1996-04-11 1999-07-06 Fujitsu Limited Method and device for generation of phase conjugate light and wavelength conversion, and system having the device
CN102751644A (zh) * 2012-07-31 2012-10-24 西南交通大学 基于受激布里渊散射效应的宽带连续可调谐光电振荡器
CN103743354A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 桂林电子科技大学 一种基于布里渊相移检测的动态应变测量方法及测量装置
CN103986529A (zh) * 2014-06-04 2014-08-13 吉林大学 高带宽可调谐双通带微波光子滤波器
CN104132677A (zh) * 2014-07-24 2014-11-05 中国科学院半导体研究所 外差干涉式光纤传感时分复用系统
CN104614585A (zh) * 2015-01-04 2015-05-13 西南交通大学 基于受激布里渊效应的多频率高精度微波光子测频方案
CN104655185A (zh) * 2015-01-04 2015-05-27 西南交通大学 一种基于强度调制探测光的相干布里渊光时域分析传感系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑狄 等: "基于布里渊载波相移的宽带可调谐二倍频微波信号生成", 《物理学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109459598A (zh) * 2018-11-14 2019-03-12 国网黑龙江省电力有限公司信息通信公司 一种基于fbg的电压数值检测装置及方法
CN109459598B (zh) * 2018-11-14 2021-02-09 国网黑龙江省电力有限公司信息通信公司 一种基于fbg的电压数值检测装置及方法
CN112414584A (zh) * 2020-10-19 2021-02-26 太原理工大学 基于π脉冲格雷码编码的布里渊光时域分析装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106441447B (zh) 基于混沌布里渊动态光栅的分布式光纤传感系统
CN104567960B (zh) 一种基于相位调制探测光的相干布里渊光时域分析传感系统
CN101242224B (zh) 一种光纤管线监控系统
CN105784195B (zh) 单端混沌布里渊光时域分析的分布式光纤传感装置及方法
CN108827175B (zh) 基于宽频混沌激光的分布式光纤动态应变传感装置及方法
CN103743354B (zh) 一种基于布里渊相移检测的动态应变测量方法及测量装置
CN110220470B (zh) 基于瑞利散射的单端混沌布里渊动态应变测量装置及方法
CN104819741B (zh) 一种基于单边带调制探测光的相干布里渊光时域分析传感系统
CN105674905B (zh) 脉冲预泵浦单端矢量botda动态应变测量方法及装置
US9658052B2 (en) Method for reducing interference from scattered light/reflected light of interference path by generating carrier through phase
CN104819770A (zh) 基于外差检测和相位解调的相位光时域反射装置及方法
CN101634571B (zh) 光纤脉栅分布传感装置
CN104697558B (zh) 光纤分布式多参量传感测量系统
CN104655185B (zh) 一种基于强度调制探测光的相干布里渊光时域分析传感系统
CN103837166A (zh) 光程差匹配的远程光纤干涉系统相位噪声抑制方法与装置
CN102914423B (zh) 一种色散光纤凹陷频率测量方法
CN103575408A (zh) 光纤延迟线相位控制的相干光探测系统及方法
CN203310428U (zh) 一种基于相干检测的分布式布里渊光纤传感系统
CN104296783A (zh) 增强型相干光时域反射的传感检测方法及装置
CN103983846A (zh) 基于光电振荡器的弱信号探测方法
CN107436201A (zh) 基于布里渊散射的分布式光纤温度应变传感系统及方法
CN102307061A (zh) 超短光纤中布里渊散射高精度测量系统
CN106482822A (zh) 一种基于双重同源外差相干检测的相位敏感光时域反射系统
CN103674082B (zh) 一种基于四波混频过程的高空间分辨率光频域反射计系统
CN105136181A (zh) 一种基于布里渊相移的强度调制型传感装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151209