CN109632076A - 长距离光纤分布式声波传感的放大系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了长距离光纤分布式声波传感的放大系统及方法，涉及光纤分布式声波传感领域；系统包括分布式放大单元，其包括大有效面积光纤、泵浦和波分复用器，泵浦的泵浦光通过波分复用器进入大有效面积光纤，实现分布式放大；其方法包括步骤1：将光源经调制、放大获取探测脉冲光；步骤2：探测脉冲光和泵浦光通过波分复用器进入大有效面积光纤；步骤3：探测脉冲光结合泵浦光在大有效面积光纤中进行分布式放大，产生功率提高的后向瑞利散射光；步骤4：后向瑞利散射光经环形器输出后进行转换和解调，完成分布式传感；本发明采用分布式放大和遥泵放大为探测脉冲光提供足够的增益以克服光纤损耗，提高探测脉冲光功率，大幅延长传感距离。

Description

长距离光纤分布式声波传感的放大系统及方法
技术领域
本发明涉及长距离光纤分布式声波传感领域，尤其是长距离光纤分布式声波传感的放大系统及方法。
背景技术
现代社会中，分布式光纤传感(DFOS)技术已经在各个领域得到广泛应用。DFOS抗电磁干扰能力强、灵敏度高、传感距离长，其中，基于相位敏感型光时域反射仪(Φ-OTDR)的光纤分布式声波传感系统(FODAS)受到了广泛关注，尤其在油气勘探、安防等领域展现出巨大的应用潜力。FODAS原理：在FODAS中，外界声场发生改变时，由于光弹效应，光纤中探测脉冲光的相位差随之发生改变，且与外界声场的频率一致、幅度成正比，通过解调探测脉冲光的后向瑞利散射信号的相位差就可以对外界声场进行还原。
目前FODAS普遍采用普通单模光纤(SMF)作为传感光纤，传感距离较短，主要原因是普通SMF的非线性效应阈值较低，当发射的激光脉冲光功率超过普通SMF中的非线性效应阈值后，大量信号光能量会转移到非线性散射上，导致FODAS传感信噪比降低，因此，必须限制注入到传感光纤里的脉冲光功率。若通过增大脉冲光宽度来提高注入到传感光纤的功率，尽管其后向瑞利散射光强度会提高，但是由于FODAS系统的空间分辨率与脉冲光宽度有关，因此会牺牲FODAS的空间分辨率和频响范围。
大有效面积光纤(LEAF)作为新一代通信光纤应运而生，应用于FODAS系统，其非线性效应阈值得到有效提高，传感距离得到进一步延伸，但是，受光纤损耗及后向瑞利散射的影响，脉冲光沿光纤传输过程中功率仍会呈指数衰减，传感距离提升有限；另一方面，若采用增大脉冲光入纤功率的方式，当脉冲光功率过高时，仍会产生非线性效应。因此，普通的大有效面积光纤分布式声波传感(LEAFFODAS)系统难以实现更长距离的分布式声波传感。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了长距离光纤分布式声波传感的放大系统及方法，解决现有LEAFFODAS系统难以实现更长距离的分布式传感的问题。
本发明采用的技术方案如下：
长距离光纤分布式声波传感的放大系统，包括依次连接的光源、光调制器、光放大器、环形器和光纤，所述环形器还依次连接信号探测单元和信号解调单元，所述光调制器还连接多频率电信号脉冲发生器，还包括用于为探测脉冲光提供增益以提高其功率较低处的后向瑞利散射光功率，实现长距离传感的分布式放大单元，所述分布式放大单元包括大有效面积光纤、泵浦和波分复用器，所述泵浦的泵浦光通过波分复用器进入大有效面积光纤，实现分布式放大。
优选地，所述泵浦包括泵浦A，所述波分复用器包括波分复用器A，所述泵浦A、波分复用器A和大有效面积光纤依次连接，实现单端泵浦分布式放大。
优选地，所述泵浦包括泵浦A和泵浦B，所述波分复用器包括波分复用器A和波分复用器B，所述泵浦A、波分复用器A、大有效面积光纤、波分复用器B和泵浦B依次连接，实现双端泵浦分布式放大。
优选地，还包括遥泵放大单元，所述遥泵放大单元包括设置在大有效面积光纤中部的有源光纤，泵浦光注入有源光纤为探测脉冲光提供更多增益，延长传感距离。
优选地，所述泵浦包括泵浦A，所述波分复用器包括波分复用器A，所述泵浦A、波分复用器A和大有效面积光纤依次连接，所述有源光纤设置在大有效面积光纤中部，实现单端泵浦分布式放大和遥泵放大。
优选地，所述泵浦包括泵浦A和泵浦B，所述波分复用器包括波分复用器A和波分复用器B，所述泵浦A、波分复用器A、大有效面积光纤、波分复用器B和泵浦B依次连接，所述有源光纤设置在大有效面积光纤中部，实现双端泵浦分布式放大和遥泵放大。
长距离光纤分布式声波传感的放大方法，包括如下步骤：
步骤1：将光源经光调制器和光放大器进行调制、放大获取探测脉冲光，并将探测脉冲光注入环形器；
步骤2：泵浦产生的泵浦光和经环形器输出的探测脉冲光通过波分复用器进入大有效面积光纤，探测脉冲光结合泵浦光在大有效面积光纤中进行分布式放大，产生功率提高的后向瑞利散射光；
步骤3：后向瑞利散射光经环形器输出后进行转换和解调，完成分布式传感。
优选地，所述分布式放大包括单端泵浦分布式放大，泵浦包括泵浦A，波分复用器包括波分复用器A，则单端泵浦分布式放大包括如下步骤：
步骤a1：泵浦A的泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A进入大有效面积光纤，判断泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，泵浦光能量向探测脉冲光转移后跳至步骤b1，若未达到，则无法放大；
步骤b1：当泵浦光能量全部转移到探测脉冲光后，探测脉冲光经历光纤衰减传输至链路尾端，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成单端泵浦分布式放大。
优选地，所述分布式放大包括双端泵浦分布式放大，泵浦包括泵浦A和泵浦B，波分复用器包括波分复用器A和波分复用器B，则双端泵浦分布式放大包括如下步骤：
步骤a2：泵浦A的泵浦光作为探测脉冲光的前向泵浦，前向泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A进入大有效面积光纤，判断前向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，前向泵浦光能量向探测脉冲光转移后跳至步骤b2，若未达到，则无法放大；
步骤b2：当前向泵浦光能量转移到探测脉冲光后，探测脉冲光功率提高并继续传输，完成前端泵浦分布式放大后跳至步骤c2；
步骤c2：泵浦B的泵浦光进入波分复用器B作为探测脉冲光的后向泵浦，探测脉冲光传输至光纤尾端时，判断后向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，后向泵浦光能量向探测脉冲光转移，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成后端泵浦分布式放大，若未达到，则无法放大。
优选地，所述分布式放大包括单端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大，泵浦包括泵浦A，波分复用器包括波分复用器A，所述大有效面积光纤中部设置用于遥泵放大的有源光纤，则采用单端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大包括如下步骤：
步骤a1'：泵浦A的泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A进入大有效面积光纤，判断泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，泵浦光能量向探测脉冲光转移后跳至步骤b1'，若未达到，则无法放大；
步骤b1'：在泵浦光未完全消耗时，残余泵浦光注入有源光纤，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成单端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大。
优选地，所述分布式放大包括双端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大，泵浦包括泵浦A和泵浦B，波分复用器包括波分复用器A和波分复用器B，所述大有效面积光纤中部设置用于遥泵放大的有源光纤，则采用双端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大包括如下步骤：
步骤a2'：泵浦A的泵浦光作为探测脉冲光的前向泵浦，前向泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A进入大有效面积光纤，判断前向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，前向泵浦光能量向探测脉冲光转移后跳至步骤b2'，若未达到，则无法放大；
步骤b2'：当前向泵浦光能量转移到探测脉冲光后，探测脉冲光功率提高并继续传输，完成前端泵浦分布式放大后跳至步骤c2'；
步骤c2'：在前向泵浦光未完全消耗时，残余前向泵浦光注入有源光纤，探测脉冲光功率提高后经历衰减继续传输后跳至步骤d2'；
步骤d2'：泵浦B的泵浦光进入波分复用器B作为探测脉冲光的后向泵浦，探测脉冲光传输至光纤尾端时，判断后向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，后向泵浦光能量向探测脉冲光转移，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成双端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大，若未达到，则无法放大。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明对LEAFFODAS系统探测脉冲光进行分布式放大，采用泵浦分布式放大或泵浦分布式放大和遥泵放大为LEAF中传输的探测脉冲光提供足够的增益以克服光纤损耗，改变探测脉冲光沿传感光纤的功率分布，提高探测脉冲光功率较低处的探测脉冲光功率，进而大幅延长FODAS系统的传感距离；
2.本发明使用大有效面积光纤作为系统的传感光纤，降低探测脉冲光在光纤中的传输损耗，提高光纤中非线性效应的阈值，增大探测脉冲光输入功率；实现在不牺牲空间分辨率的情况下，可以使得入射到光纤中的探测脉冲光功率提升，进而提升后向瑞利散射光的强度，从而实现信噪比更高的传感，有效延长FODAS系统的传感距离；
3.本发明对LEAFFODAS系统探测脉冲光进行分布式放大，通过单端泵浦分布式放大或者双端泵浦分布式放大，通过非线性效应作用，放大探测光，为LEAF中传输的探测脉冲光提供足够的增益以克服光纤损耗，同时设置有源光纤进行混合放大，探测光注入有源光纤并激励其中的掺杂粒子，使探测脉冲光在有源光纤内部放大，为探测脉冲光提供更多增益，进一步提高探测脉冲光功率较低处的探测脉冲光功率，从而延长传感距离；
4.本发明的分布式光纤放大集传输、增益于一体，传输光纤同时作为增益介质，实现更长距离的无中继放大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为基于单端泵浦分布式拉曼放大技术的LEAFFODAS系统的距离延伸方法示意图；
图2为探测脉冲光在LEAF中传输功率分布图；
图3为基于单端泵浦分布式拉曼放大技术的LEAFFODAS系统的探测脉冲光功率分布与普通SMF中探测脉冲光功率分布的对比仿真图；
图4为基于双端泵浦分布式拉曼放大技术的LEAFFODAS系统的距离延伸方法示意图；
图5为基于双端泵浦分布式拉曼放大技术的LEAFFODAS的探测脉冲光功率分布与普通SMF中探测脉冲光功率分布的对比仿真图；
图6为基于单端泵浦分布式拉曼放大及遥泵放大混合式放大技术的LEAFFODAS系统的距离延伸方法示意图；
图7为基于单端泵浦分布式拉曼放大及遥泵放大混合式放大技术的LEAFFODAS系统的探测脉冲光功率分布与普通SMF中探测脉冲光功率分布的对比仿真图；
图8为基于双端泵浦分布式拉曼放大及遥泵放大混合式放大技术的LEAFFODAS系统的距离延伸方法示意图；
图9为基于双端泵浦分布式拉曼放大及遥泵放大混合式放大技术的LEAFFODAS系统的探测脉冲光功率分布与普通SMF中探测脉冲光功率分布的对比仿真图；
图10为本发明的方法流程图；
图中标记：1、光源；2、光调制器；3、多频率电信号脉冲发生器；4、光放大器；5、环形器；6-1、拉曼泵浦A；6-2拉曼泵浦B；7-1、波分复用器A；7-2、波分复用器B；8、大有效面积光纤；9、信号探测单元；10、信号解调单元；11、掺铒光纤。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
探测脉冲光的光纤损耗：
首先，若P0是光纤中的入射光功率，则光纤尾端透射功率如式(1)所示。
PT＝P0e-αL (1)
其中，α是光纤衰减系数，是光纤损耗的量度，L是光纤长度。从上式可以看出，当光在光纤中传输时，由于光纤中损耗的影响，导致探测脉冲光传输过程中，其功率分布呈指数衰减。假设探测脉冲光入纤平均功率为0.1mW，光纤衰减系数为0.15dB/km，其沿光纤的功率分布如附图2所示，从图上可以看出，由于受到光纤损耗影响，探测脉冲光传输至20km处，功率就会衰减为入纤功率的一半。
分布式放大延长传感距离的原理：
当频率为fs的弱探测光与频率为fp的强泵浦光在光纤中同向或反向传输，且二者的频率差在光纤拉曼增益范围内时，强泵浦光的功率将会转移给弱探测光，实现对探测光的放大，该过程可称之为受激拉曼作用，而分布式拉曼放大技术正是根据这一原理实现对探测光的放大效果。分布式光纤拉曼放大集传输、增益于一体，传输光纤同时作为增益介质，为实现更长距离的无中继放大提供了解决方案。
光纤中的拉曼增益如式(2)所示：
其中，gr为光纤的拉曼增益系数，主要取决于光纤材料，P0为光纤中入射的泵浦功率，Leff为拉曼散射作用的有效光纤长度，Aeff为光纤的有效面积。
从上式可知，拉曼增益与光纤材料、拉曼泵浦光的衰减、入纤的泵浦功率及光纤的有效面积有关。普通SMF中拉曼增益系数约为0.4W-1km-1，LEAF中的拉曼增益系数约为0.31W-1km-1。这是因为相比于普通SMF，LEAF有效面积增大，需要更高的泵浦功率才能达到与普通SMF相同的拉曼增益系数。但由于LEAF大都由纯硅芯材料制成，其衰减系数一般小于0.16dB/km，而普通SMF的衰减系数一般约为0.2dB/km，并且，1455nm拉曼泵浦光在普通SMF中的衰减系数为0.26dB/km，高于LEAF的衰减系数(0.22dB/km)。综合考虑，LEAF的拉曼分布式放大效果应比普通SMF要好。通过采用分布式放大技术，可以使探测脉冲光得到足够的增益以补偿其传输过程中的衰减，从而改变其沿传感光纤的功率分布，延长传感距离。
遥泵放大延长传感距离的原理：
遥泵放大技术，即在光纤链路中的适当位置加入一段有源光纤，经过专门的泵浦输送光纤或传输光纤本身，从系统的发送端或接收端发送一个高功率泵浦光，经过光纤传输后注入有源光纤并激励其中的掺杂粒子，使探测脉冲光在有源光纤内部得到放大。
在分布式拉曼放大的基础上加入遥泵放大技术，可以为探测脉冲光提供更多增益，进一步提高其传感距离。因此，通过对LEAFFODAS系统中的探测脉冲光进行分布式放大或混合式放大，可以有效将系统传感距离延长。
LEAFFODAS系统说明：
基于以上内容，结合附图1对LEAFFODAS系统进行说明，如附图1所示，系统采用高相干窄线宽激光器作为光源1，经光调制器2调制为光脉冲，使用光放大器4放大后作为探测脉冲光，输入环形器5的1端口，通过环形器5的2端口注入大有效面积光纤8。大有效面积光纤8中的后向瑞利散射光经过环形器5的3端口传输到信号探测单元9，光信号转换为电信号，在信号解调单元10进行数据采集及解调处理。具体结构连接为：光源1、光调制器2、光放大器4、环形器5、大有效面积光纤8顺次信号连接；光调制器2与多频率电信号脉冲发生器3相互连接，环形器5还顺次连接信号探测单元9及信号解调单元10。
系统各组成的作用：
光源1，输出连续光，采用1550nm波段窄线宽单频激光器，其线宽<1kHz，输出光功率稳定，激光功率可达到150mW以上；也可以采用其他商用窄线宽激光器，但满足线宽<10kHz。
光调制器2，用于将光源1输出的连续光调制为脉冲光，可采用声光调制器或者电光调制器，调制光脉冲的脉宽可调。
多频率电信号脉冲发生器3，用于驱动光调制器2以产生脉冲光，可采用高采样率信号发生器，也可采用声光或者电光调制器驱动器。
光放大器4，用于将探测脉冲光功率放大，提高探测脉冲光的峰值功率，可采用掺铒光纤放大器(EDFA)，或者采用其他1550nm波段光放大器。
环形器5，控制探测脉冲光从环形器1端口进入2端口，探测脉冲光的后向瑞利散射光从2端口进入3端口，防止后向散射光返回光源1等器件，也可采用起到同样作用的隔离器及耦合器等器件连接。
大有效面积光纤8，作为分布式声波传感系统的传感光纤，光纤传输损耗<0.18dB/km，尽可能增大有效面积,Aeff>100μm2。
信号探测单元9，将携带传感信息的后向瑞利散射光信号转换为电信号，可采用带宽为400MHz的光电探测器，或者其他低噪声光电探测器。
信号解调单元10，用于将信号探测单元9输出的电信号进行数据处理及解调，还原外界声场的位置及幅度等信息，实现分布式声波实时监测。
基于LEAFFODAS系统增加分布式放大单元进行光放大，分布式放大单元包括泵浦、波分复用器或者泵浦、波分复用器和有源光纤。
泵浦：用于为探测脉冲光进行分布式放大提供泵浦，可采用商用泵浦光源，或者采用其他结构的泵浦光源，功率可调。
波分复用器：用于将泵浦光及探测脉冲光耦合进传感光纤，可采用商用波分复用器，或其他实现相同功能的器件结构。
有源光纤：用于为探测脉冲光提供增益，可采用掺铒光纤，或其他掺杂有源粒子的光纤。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。以下仿真中，均假设探测脉冲光入纤的平均功率为0.1mW，所采用的LEAF有效面积为130μm2，拉曼增益系数为0.313W-1km-1，1550nm探测脉冲光在LEAF中的衰减系数为0.151dB/km，1455nm拉曼泵浦光在LEAF中的衰减系数为0.22dB/km；普通SMF拉曼增益系数为0.4W-1km-1，1550nm探测脉冲光在普通SMF中的衰减系数为0.19dB/km，1455nm拉曼泵浦光在普通SMF中的衰减系数为0.26dB/km。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
如附图1所示，在LEAFFODAS系统基础上分布式放大采用分布式拉曼放大，泵浦采用拉曼泵浦A6-1，波分复用器采用波分复用器A7-1；本实施例采用单端泵浦分布式拉曼放大，探测脉冲光经环形器5的2端口进入波分复用器A7-1，同时拉曼泵浦A6-1的泵浦光进入波分复用器A7-1，泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A7-1进入大有效面积光纤8，判断泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，泵浦光能量向探测脉冲光转移后，当泵浦光能量全部转移到探测脉冲光后，探测脉冲光经历光纤衰减传输至链路尾端，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成单端泵浦分布式放大；若未达到，则无法放大；附图3中假设单端拉曼泵浦功率为300mW。从图上可以看出，由于普通SMF中拉曼增益系数较大，探测光脉冲沿光纤的峰值功率高于LEAF。然而，相较于采用普通SMF的FODAS系统的传感距离为60km，单端泵浦分布式拉曼放大LEAFFODAS系统的传感距离可提升至72km。
实施例2
如附图4所示，在LEAFFODAS系统基础上分布式放大采用分布式拉曼放大，泵浦采用拉曼泵浦A6-1和拉曼泵浦B 6-2，波分复用器采用波分复用器A7-1和波分复用器B7-2；本实施例采用双端泵浦分布式拉曼放大，探测脉冲光沿光纤的功率分布如附图5中实线所示。拉曼泵浦A6-1的泵浦光作为探测脉冲光的前向泵浦，前向泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A7-1进入大有效面积光纤8，判断前向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，前向泵浦光能量向探测脉冲光转移，当前向泵浦光能量转移到探测脉冲光后，探测脉冲光经历光纤衰减继续传输，完成前端泵浦分布式放大；拉曼泵浦B 6-2的泵浦光进入波分复用器B7-2作为探测脉冲光的后向泵浦，探测脉冲光传输至光纤尾端时，判断后向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，后向泵浦光能量向探测脉冲光转移，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成后端泵浦分布式放大；若未达到，则无法放大；附图5的情况为前向拉曼泵浦功率500mW，后向拉曼泵浦功率300mW。从附图4及附图5可看出，前向拉曼泵浦A6-1通过波分复用器A7-1进入大有效面积光纤8，在大有效面积光纤8的30km位置处，探测脉冲光功率达到最大，随后探测脉冲光功率经历衰减，后向拉曼泵浦B 6-2通过波分复用器B 7-2进入大有效面积光纤8，在光纤尾端120km处对探测脉冲光进行放大。通过附图5可以看出，控制两个系统探测脉冲光沿光纤功率最低处功率相同时，采用双端泵浦分布式拉曼放大技术，采用普通SMF的FODAS系统传感距离仅为103km，而LEAFFODAS系统的传感距离可提升至120km。
实施例3
在LEAFFODAS系统基础上分布式放大采用分布式拉曼放大，遥泵放大采用的有源光纤选择掺饵光纤11，泵浦采用拉曼泵浦A6-1，波分复用器采用波分复用器A7-1，本实施例采用单端泵浦分布式拉曼放大及遥泵掺铒光纤放大混合式放大，其对应的LEAFFODAS系统的结构图如附图6。拉曼泵浦A6-1的泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A7-1进入大有效面积光纤8后，由于达到非线性效应阈值，泵浦光能量向探测脉冲光转移，探测脉冲光获得增益，功率提高，由于泵浦光被消耗，探测脉冲光获得的增益减小，功率降低；在泵浦光未完全消耗时，残余泵浦光注入有源光纤即掺饵光纤11，激励有源光纤中的有源离子跃迁发生能量转换，进一步为探测脉冲光提供增益，探测脉冲光功率提高后经历衰减传输至光纤尾端。附图7假设拉曼泵浦功率为300mW，掺铒光纤11长度为2m，放置在大有效面积光纤8的40km处，结合附图6及附图7中实线可知，拉曼泵浦A6-1通过波分复用器A7-1进入大有效面积光纤8后，在光纤前端为探测脉冲光提供增益，在20km处达到最大，随后探测脉冲光开始衰减，残余拉曼泵浦光注入掺铒光纤11激发铒离子对探测脉冲光进行放大，放大后的探测脉冲光功率显著提高后经历衰减传输至光纤尾端，其传感距离可达84km。而由于普通SMF中探测脉冲和泵浦光的光损耗相比较大，导致传输至掺铒光纤11的探测脉冲光及拉曼泵浦光功率较低，掺铒光纤11为探测脉冲光提供的增益相对较弱，因此，同种结构下采用普通SMF的FODAS系统传感距离仅为68km。
实施例4
本实施例采用双端泵浦分布式拉曼放大，采用双端泵浦分布式拉曼放大及遥泵掺铒光纤放大的混合式放大，泵浦采用拉曼泵浦A6-1和拉曼泵浦B 6-2，波分复用器采用波分复用器A7-1和波分复用器B7-2，其对应的LEAFFODAS系统的结构如附图8，其中探测脉冲光沿光纤的功率分布如附图9中实线所示。拉曼泵浦A6-1的泵浦光作为探测脉冲光的前向泵浦，前向泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A7-1进入大有效面积光纤8，判断前向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，前向泵浦光能量向探测脉冲光转移，当前向泵浦光能量转移到探测脉冲光后，探测脉冲光功率提高并继续传输，完成前端泵浦分布式放大，在前向泵浦光未完全消耗时，残余前向泵浦光注入有源光纤，探测脉冲光功率提高后经历衰减继续传输，拉曼泵浦B 6-2的泵浦光进入波分复用器B 7-2作为探测脉冲光的后向泵浦，探测脉冲光传输至光纤尾端时，判断后向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，后向泵浦光能量向探测脉冲光转移，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成双端泵浦分布式放大和遥泵放大；若未达到，则无法放大；附图9假设前向拉曼泵浦功率为300mW，后向拉曼泵浦功率为300mW，掺铒光纤11置于大有效面积光纤8的40km处，其长度为3m。从附图9可知，在实施例3的基础上，后向拉曼泵浦B 6-2通过波分复用器B 7-2进入大有效面积光纤8后，可在光纤尾端对掺铒光纤11放大后的探测脉冲光进一步放大，最终实现140km的传感距离。同样控制探测脉冲光沿光纤功率最低处功率相同，与上述实例同理，同样结构下，采用普通SMF的FODAS系统传感距离为115km。
综上所述，本发明提出的对LEAFFODAS系统中探测脉冲光进行分布式放大，采用分布式拉曼放大或者分布式拉曼放大及遥泵放大混合放大，通过单端或者双端泵浦分布式放大为脉冲光提供更多增益克服光纤损耗，并设置有源光纤激励有源光纤中的有源粒子跃迁发生能量转换，进一步为探测脉冲光提供增益，增加探测脉冲光的功率，有效延伸系统的传感距离，以满足更长距离传感的应用需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.长距离光纤分布式声波传感的放大系统，包括依次连接的光源(1)、光调制器(2)、光放大器(4)、环形器(5)和光纤，所述环形器(5)还依次连接信号探测单元(9)和信号解调单元(10)，所述光调制器(2)还连接多频率电信号脉冲发生器(3)，其特征在于：还包括用于为探测脉冲光提供增益以提高其功率较低处的后向瑞利散射光功率，实现长距离传感的分布式放大单元，所述分布式放大单元包括大有效面积光纤(8)、泵浦和波分复用器，所述泵浦的泵浦光通过波分复用器进入大有效面积光纤(8)，实现分布式放大。
2.根据权利要求1所述的长距离光纤分布式声波传感的放大系统，其特征在于：所述泵浦包括泵浦A，所述波分复用器包括波分复用器A(7-1)，所述泵浦A、波分复用器A(7-1)和大有效面积光纤(8)依次连接，实现单端泵浦分布式放大。
3.根据权利要求1所述的长距离光纤分布式声波传感的放大系统，其特征在于：所述泵浦包括泵浦A和泵浦B，所述波分复用器包括波分复用器A(7-1)和波分复用器B(7-2)，所述泵浦A、波分复用器A(7-1)、大有效面积光纤(8)、波分复用器B(7-2)和泵浦B依次连接，实现双端泵浦分布式放大。
4.根据权利要求1所述的长距离光纤分布式声波传感的放大系统，其特征在于：还包括遥泵放大单元，所述遥泵放大单元包括设置在大有效面积光纤(8)中部的有源光纤，泵浦光注入有源光纤为探测脉冲光提供更多增益，延长传感距离。
5.根据权利要求4所述的长距离光纤分布式声波传感的放大系统，其特征在于：所述泵浦包括泵浦A，所述波分复用器包括波分复用器A(7-1)，所述泵浦A、波分复用器A(7-1)和大有效面积光纤(8)依次连接，所述有源光纤设置在大有效面积光纤(8)中部，实现单端泵浦分布式放大和遥泵放大。
6.根据权利要求4所述的长距离光纤分布式声波传感的放大系统，其特征在于：所述泵浦包括泵浦A和泵浦B，所述波分复用器包括波分复用器A(7-1)和波分复用器B(7-2)，所述泵浦A、波分复用器A(7-1)、大有效面积光纤(8)、波分复用器B(7-2)和泵浦B依次连接，所述有源光纤设置在大有效面积光纤(8)中部，实现双端泵浦分布式放大和遥泵放大。
7.长距离光纤分布式声波传感的放大方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将光源经光调制器和光放大器进行调制、放大获取探测脉冲光，并将探测脉冲光注入环形器；
步骤2：泵浦产生的泵浦光和经环形器输出的探测脉冲光通过波分复用器进入大有效面积光纤，探测脉冲光结合泵浦光在大有效面积光纤中进行分布式放大，产生功率提高的后向瑞利散射光；
步骤3：后向瑞利散射光经环形器输出后进行转换和解调，完成分布式传感。
8.根据权利要求7所述的长距离光纤分布式声波传感的放大方法，其特征在于：所述分布式放大包括单端泵浦分布式放大，泵浦包括泵浦A，波分复用器包括波分复用器A，则单端泵浦分布式放大包括如下步骤：
步骤a1：泵浦A的泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A进入大有效面积光纤，判断泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，泵浦光能量向探测脉冲光转移后跳至步骤b1，若未达到，则无法放大；
步骤b1：当泵浦光能量全部转移到探测脉冲光后，探测脉冲光经历光纤衰减传输至链路尾端，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成单端泵浦分布式放大。
9.根据权利要求7所述的长距离光纤分布式声波传感的放大方法，其特征在于：所述分布式放大包括双端泵浦分布式放大，泵浦包括泵浦A和泵浦B，波分复用器包括波分复用器A和波分复用器B，则双端泵浦分布式放大包括如下步骤：
步骤a2：泵浦A的泵浦光作为探测脉冲光的前向泵浦，前向泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A进入大有效面积光纤，判断前向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，前向泵浦光能量向探测脉冲光转移后跳至步骤b2，若未达到，则无法放大；
步骤b2：当前向泵浦光能量转移到探测脉冲光后，探测脉冲光功率提高并继续传输，完成前端泵浦分布式放大后跳至步骤c2；
步骤c2：泵浦B的泵浦光进入波分复用器B作为探测脉冲光的后向泵浦，探测脉冲光传输至光纤尾端时，判断后向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，后向泵浦光能量向探测脉冲光转移，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成后端泵浦分布式放大，若未达到，则无法放大。
10.根据权利要求7所述的长距离光纤分布式声波传感的放大方法，其特征在于：所述分布式放大包括单端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大，泵浦包括泵浦A，波分复用器包括波分复用器A，所述大有效面积光纤中部设置用于遥泵放大的有源光纤，则采用单端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大包括如下步骤：
步骤a1'：泵浦A的泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A进入大有效面积光纤，判断泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，泵浦光能量向探测脉冲光转移后跳至步骤b1'，若未达到，则无法放大；
步骤b1'：在泵浦光未完全消耗时，残余泵浦光注入有源光纤，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成单端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大。
11.根据权利要求7所述的长距离光纤分布式声波传感的放大方法，其特征在于：所述分布式放大包括双端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大，泵浦包括泵浦A和泵浦B，波分复用器包括波分复用器A和波分复用器B，所述大有效面积光纤中部设置用于遥泵放大的有源光纤，则采用双端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大包括如下步骤：
步骤a2'：泵浦A的泵浦光作为探测脉冲光的前向泵浦，前向泵浦光和探测脉冲光经波分复用器A进入大有效面积光纤，判断前向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，前向泵浦光能量向探测脉冲光转移后跳至步骤b2'，若未达到，则无法放大；
步骤b2'：当前向泵浦光能量转移到探测脉冲光后，探测脉冲光功率提高并继续传输，完成前端泵浦分布式放大后跳至步骤c2'；
步骤c2'：在前向泵浦光未完全消耗时，残余前向泵浦光注入有源光纤，探测脉冲光功率提高后经历衰减继续传输后跳至步骤d2'；
步骤d2'：泵浦B的泵浦光进入波分复用器B作为探测脉冲光的后向泵浦，探测脉冲光传输至光纤尾端时，判断后向泵浦光功率是否达到非线性效应阈值，若达到，后向泵浦光能量向探测脉冲光转移，获得功率提高的后向瑞利散射光，完成双端泵浦分布式放大及遥泵放大混合放大，若未达到，则无法放大。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111200234A (zh) * 2020-01-09 2020-05-26 中国科学院西安光学精密机械研究所 硅酸盐玻璃高增益低非线性全光纤超短脉冲放大器及放大方法
CN113726423A (zh) * 2021-11-03 2021-11-30 北京邮电大学 拉曼双向泵浦协同双向otdr检测恢复系统及光网络
CN114046810A (zh) * 2021-11-17 2022-02-15 中国科学技术大学 光纤传感信号预处理装置及其方法
CN114509095A (zh) * 2022-02-22 2022-05-17 武汉光迅科技股份有限公司 传感系统
CN114754855A (zh) * 2022-03-09 2022-07-15 太原理工大学 一种单光源泵浦的动态遥泵分布式光纤振动监测装置
CN115290181A (zh) * 2022-10-09 2022-11-04 之江实验室 基于随机激光放大和散射增强光纤的分布式声波传感系统
CN115290179A (zh) * 2022-08-10 2022-11-04 哈尔滨工业大学 基于φ-otdr技术的opgw光缆长距离振动监测系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220186612A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-16 Halliburton Energy Services, Inc. Apparatus And Methods For Distributed Brillouin Frequency Sensing Offshore
CN113687158A (zh) * 2021-08-17 2021-11-23 重庆大学 一种高分辨率的φ-OTDR分布式光纤传感系统及方法
CN114279579B (zh) * 2021-12-10 2024-03-01 中国科学院上海光学精密机械研究所 光学放大高动态范围纳秒窗口信噪比测量装置
US20230243989A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-03 Halliburton Energy Services, Inc. Simultaneous distributed acoustic sensing with multiple gauge lengths

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101304283A (zh) * 2008-07-04 2008-11-12 电子科技大学 利用无源光网络进行故障定位及安防探测的方法和装置
CN101488805A (zh) * 2008-01-15 2009-07-22 电子科技大学 光纤扰动探测方法及装置
CN101762290A (zh) * 2010-02-03 2010-06-30 电子科技大学 基于分布式拉曼放大的布里渊光时域分析系统
CN201903355U (zh) * 2010-10-29 2011-07-20 上海华魏光纤传感技术有限公司 一种超长距离分布式光纤传感装置
CN103579894A (zh) * 2013-11-21 2014-02-12 中国计量学院 一种基于混合增益的多波长随机光纤激光器
CN103872560A (zh) * 2014-03-14 2014-06-18 中国计量学院 一种基于掺铒光纤的单泵浦半开放腔随机分布反馈激光器
CN105067143A (zh) * 2015-07-02 2015-11-18 南京航空航天大学 一种基于拉曼放大的零差布里渊光时域反射仪
CN106840356A (zh) * 2016-12-21 2017-06-13 电子科技大学 一种分布式振动传感系统及其应用
US20170294756A1 (en) * 2016-04-10 2017-10-12 Lijie Qiao Optical amplifier
CN108808431A (zh) * 2018-07-11 2018-11-13 电子科技大学 一种基于弱掺铒光纤的混合随机激光分布式放大方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2519001B (en) * 2009-05-27 2015-09-02 Silixa Ltd Method and apparatus for optical sensing
WO2012068558A1 (en) * 2010-11-18 2012-05-24 Redfen Integrated Optics, Inc. Pulse labeling for high-bandwidth fiber-optic distributed acoustic sensing with reduced cross-talk
GB201122229D0 (en) * 2011-12-23 2012-02-01 Qinetiq Ltd Seismic monitoring
GB201201703D0 (en) * 2012-02-01 2012-03-14 Qinetiq Ltd Detecting train separation

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101488805A (zh) * 2008-01-15 2009-07-22 电子科技大学 光纤扰动探测方法及装置
CN101304283A (zh) * 2008-07-04 2008-11-12 电子科技大学 利用无源光网络进行故障定位及安防探测的方法和装置
CN101762290A (zh) * 2010-02-03 2010-06-30 电子科技大学 基于分布式拉曼放大的布里渊光时域分析系统
CN201903355U (zh) * 2010-10-29 2011-07-20 上海华魏光纤传感技术有限公司 一种超长距离分布式光纤传感装置
CN103579894A (zh) * 2013-11-21 2014-02-12 中国计量学院 一种基于混合增益的多波长随机光纤激光器
CN103872560A (zh) * 2014-03-14 2014-06-18 中国计量学院 一种基于掺铒光纤的单泵浦半开放腔随机分布反馈激光器
CN105067143A (zh) * 2015-07-02 2015-11-18 南京航空航天大学 一种基于拉曼放大的零差布里渊光时域反射仪
US20170294756A1 (en) * 2016-04-10 2017-10-12 Lijie Qiao Optical amplifier
CN106840356A (zh) * 2016-12-21 2017-06-13 电子科技大学 一种分布式振动传感系统及其应用
CN108808431A (zh) * 2018-07-11 2018-11-13 电子科技大学 一种基于弱掺铒光纤的混合随机激光分布式放大方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
饶云江: "长距离分布式光纤传感技术研究进展", 《物理学报》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111200234B (zh) * 2020-01-09 2020-12-25 中国科学院西安光学精密机械研究所 硅酸盐玻璃高增益低非线性全光纤超短脉冲放大器及方法
CN111200234A (zh) * 2020-01-09 2020-05-26 中国科学院西安光学精密机械研究所 硅酸盐玻璃高增益低非线性全光纤超短脉冲放大器及放大方法
CN113726423A (zh) * 2021-11-03 2021-11-30 北京邮电大学 拉曼双向泵浦协同双向otdr检测恢复系统及光网络
CN113726423B (zh) * 2021-11-03 2022-02-15 北京邮电大学 拉曼双向泵浦协同双向otdr检测恢复系统及光网络
CN114046810A (zh) * 2021-11-17 2022-02-15 中国科学技术大学 光纤传感信号预处理装置及其方法
CN114509095B (zh) * 2022-02-22 2023-12-12 武汉光迅科技股份有限公司 传感系统
CN114509095A (zh) * 2022-02-22 2022-05-17 武汉光迅科技股份有限公司 传感系统
CN114754855A (zh) * 2022-03-09 2022-07-15 太原理工大学 一种单光源泵浦的动态遥泵分布式光纤振动监测装置
CN114754855B (zh) * 2022-03-09 2023-06-16 太原理工大学 一种单光源泵浦的动态遥泵分布式光纤振动监测装置
CN115290179A (zh) * 2022-08-10 2022-11-04 哈尔滨工业大学 基于φ-otdr技术的opgw光缆长距离振动监测系统
CN115290181B (zh) * 2022-10-09 2022-12-27 之江实验室 基于随机激光放大和散射增强光纤的分布式声波传感系统
CN115290181A (zh) * 2022-10-09 2022-11-04 之江实验室 基于随机激光放大和散射增强光纤的分布式声波传感系统
US11874146B1 (en) 2022-10-09 2024-01-16 Zhejiang Lab Distributed acoustic sensing system based on random laser amplification and scattering enhanced optical fiber

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