CN115014406A - 基于宽带aom抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，属于光学领域。为解决现有相位敏感光时域反射计中的相干衰落效应问题。本发明包括窄线宽激光器、一号光纤耦合器、一号声光调制器、二号声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器、偏振控制器、传感光纤、二号光纤耦合器、光电平衡探测器、示波器、计算机、任意波形发生器。通过在系统中使用宽带声光调制器，并同时加载多个不同频率的微波信号，从而产生多频探测脉冲光，获得不同的后向瑞利散射光强度分布，并以幅值大小为判断依据，任意时刻总是选取最为准确的信号进行相位重构。本发明具有系统结构简单紧凑、相位延迟精准控制、系统中频率成分灵活可控等优势。
Description
技术领域
本发明属于光学领域，具体涉及一种基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法。
背景技术
相位敏感光时域反射计(Phase-sensitive Optical Time DomainReflectometer,Ф-OTDR)通常被应用于对微弱振动事件进行探测，其响应速度高达毫秒乃至亚毫秒量级，灵敏度高达纳应变量级，在桥梁、隧道、石油运输管道等大型工程结构健康监测中具有巨大应用价值。Ф-OTDR系统通过对振动区域前后两个参考位置的相位信息作差，得出振动区域相位信息随时间的动态变化过程，从而实现对振动事件的幅度与频率的定量分析。但相位信息的准确性完全依赖于参考位置的信号强度大小，由于Ф-OTDR系统存在相干衰落效应，光纤某些位置的后向瑞利散射光强度极低，这些位置的相位信息容易失真，导致无法正确反映外界振动事件，使得系统在实际的结构健康检测等应用中频繁的误报警。
因此，研究Ф-OTDR系统中相干衰落效应的抑制方法具有重要的意义。为了解决该问题，研究人员做了大量的研究工作。例如，南京大学张旭萍课题组(Zabihi M,ChenY,ZhouT,et al.Continuous Fading Suppression Method forФ-OTDR Systems Using OptimumTracking over Multiple Probe Frequencies[J].Journal ofLightwave Technology,2019,37(14):3602-3610.)提出在Ф-OTDR系统中同时并列接入三个具有不同频移的声光调制器(Acousto Optic Modulator,AOM)，产生三条不同的后向瑞利散射光强度曲线，并通过复用抑制相干衰落效应。华中科技大学孙琪真课题组(Liu T,Li H,He T,etal.FadingNoise Free Distributed Acoustic Sensor Assisted with DoubleWavelength lasers[C].CLEO:Applications and Technology,2020:JW2E.10.)利用波分复用方案抑制相干衰落；香港理工大学朱坤等人(Zhao Z,Wu H,Hu J,et al.Interferencefading suppression inΦ-OTDR using space-division multiplexed probes[J].Optics Express,2021,29(10):15452-15462.)提出在Ф-OTDR系统中以少模光纤为传感媒介，将不同模式下获得的后向瑞利散射光进行复用，从而抑制相干衰落效应。
上述相干衰落抑制方案很大程度上改善了Ф-OTDR系统中由于相干衰落效应导致的解调相位信息失真问题。但南京大学张旭萍课题组提出的抑制方案系统结构复杂，三个不同频移的AOM并列接入系统时容易由于光纤长度不一致导致不同的相位延迟，牺牲系统响应带宽；华中科技大学孙琪真课题组提出的抑制方案在Ф-OTDR系统同时引入两个不同工作波长的激光器进行波分复用，系统结构复杂、未充分抑制相干衰落效应；香港理工大学朱坤等人提出的抑制方案中，传感媒介特殊。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明要解决的问题是现有相干衰落抑制方案存在的系统结构复杂、相位延迟不一致、传感媒介特殊、未能充分抑制相干衰落效应等问题，本发明提出了一种基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计包括窄线宽激光器、一号光纤耦合器、一号声光调制器、二号声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器、偏振控制器、传感光纤、二号光纤耦合器、光电平衡探测器、示波器、计算机、任意波形发生器；
所述窄线宽激光器的光信号输出端与一号光纤耦合器的光信号输入端连通，一号光纤耦合器的两个光信号输出端分别同时与一号声光调制器的光信号输入端和偏振控制器的输入端连通，一号声光调制器的光信号输出端同时与二号声光调制器的光信号输入端连通，二号声光调制器的光信号输出端同时与掺铒光纤放大器的光信号输入端连通，掺铒光纤放大器的光信号输出端同时与环形器的一号光信号端口连通，环形器的二号光信号端口与传感光纤连通，二号光纤耦合器的光信号输入端同时与偏振控制器的输出端和环形器的三号光信号端口连通，二号光纤耦合器的光信号输出端同时与光电平衡探测器的光信号输入端连通，光电平衡探测器的电信号输出端同时与示波器的电信号输入端连通，示波器同时与计算机连通，任意波形发生器的微波信号输出端分别同时与一号声光调制器的微波信号加载端、二号声光调制器的微波信号加载端和示波器的触发信号输入端连通。
进一步的，所述窄线宽激光器采用单频窄线宽光纤激光器，输出功率为10mW，波长为1550nm。
进一步的，所述一号光纤耦合器的耦合比为90:10，二号光纤耦合器的耦合比为50:50。
进一步的，所述一号声光调制器的中心频率为400MHz，带宽为100MHz。
进一步的，所述二号声光调制器的移频为-300MHz，消光比为50dB。
进一步的，光电平衡探测器的探测带宽为300MHz，具有较高的共模抑制比和灵敏度。
本发明所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，窄线宽激光器输出的连续光通过一号光纤耦合器分为上下两个支路；上支路的连续光经过一号声光调制器调制为多频连续光，并由二号声光调制器调制为多频脉冲光作为探测脉冲，同时产生一定大小的频移，再经掺铒光纤放大器进行光功率放大后经过环形器注入到传感光纤中，一号声光调制器的多频调制和二号声光调制器的脉冲调制均由任意波形发生器实现；下支路的连续光作为本征光，由偏振控制器进行偏振态调节后和传感光纤中产生的后向瑞利散射光一同注入二号光纤耦合器进行拍频，并由光电平衡探测器进行探测，输出的光电流由示波器进行采集，获得多频后向瑞利散射光，计算机用于数据处理，并以幅值大小为判断依据，任意时刻总是选取最为准确的信号进行相位重构从而抑制相干衰落效应引起的相位失真，实现高保真相位提取。
进一步的，一号声光调制器的调制方法为：
由于一号声光调制器为带宽AOM，具有一定的工作带宽，当由任意波形发生器提供的振幅为A，初相位为
频率分别为f1、f2、...、fn的n个微波信号E1(t)、E2(t)、...、En(t)：
以上n个微波信号E1(t)、E2(t)、...、En(t)在任意波形发生器上自由编写，最终合成为微波信号E(t)：
E(t)＝E1(t)+E2(t)+...+En(t) (2)
设置窄线宽激光器输出的单频连续光，载频为fc，当微波信号E(t)加载于一号声光调制器时，单频连续光将被一号声光调制器调制成频率为：fc+f1、fc+f2、...、fc+fn的多频连续光，从而实现多频调制；
设置二号声光调制器的移频为-Δf，则所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计探测到的n条具有不同强度分布的后向瑞利散射光频率成分为：f1-Δf、f2-Δf、...、fn-Δf，实现了频率灵活可控。
本发明的有益效果：
本发明所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，有效抑制相干衰落效应：根据Ф-OTDR系统中不同频移的探测脉冲光具有不同的后向瑞利散射光强度分布这一特性，在时间上总是优先选取最为准确的信号进行相位重构，从有效抑制相干衰落效应，实现高保真相位提取。其优势在于对任意相位重构区间上总是能准确的选择出最为准确的相位信息。
本发明所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，频率成分灵活可控：系统中使用宽带声光调制器进行多频调制，微波调制信号由任意波形发生器提供，频率数量和间隔灵活可控，利于同时获得多条强度分布不一致的后向瑞利散射光充分抑制相干衰落效应。
本发明所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法：在Ф-OTDR系统中为避免前后两个时刻注入传感光纤的探测光脉冲产生的后向瑞利散射光发生混叠，要求注入传感光纤的探测脉冲的重复周期必须大于探测脉冲在传感光纤来回传输一次所需的时间；其次，根据奈奎斯特采样定律，Ф-OTDR系统能探测到的振动信号频率范围最高不超过注入传感光纤的探测脉冲重复频率的一半；该系统相较于传统的单脉冲系统，不牺牲系统的探测响应带宽。
本发明所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，相位延迟精准控制：波分或频分复用的Ф-OTDR系统通常因为存在光纤延迟，导致各频率分量的相位延迟不一致；该方法中探测脉冲光的频率成分由宽带声光调制器同时调制产生，相位延迟可控且一致。
本发明所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，系统结构简单紧凑：典型的频分复用系统或者波分复用系统通常结构比较复杂、成本较高，该方法将多个不同频率的微波信号加载于单个宽带声光调制器上，实现多频Ф-OTDR系统，结构简单。
附图说明
图1是本发明基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计的结构示意图；
图2是具体实施方式二所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计工作时测得的多频信号时域图；
图3是具体实施方式二所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计工作时测得的多频信号频域图；
图4是具体实施方式二所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计工作时测得的失真相位信息随时间的变化曲线图；
图5是具体实施方式二所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计工作时测得的高保真相位信息随时间的变化曲线图。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性具体实施方式进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际具体实施方式的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下具体实施方式，并配合附图详细说明如下：
具体实施方式一：
参照附图1，基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，包括窄线宽激光器1、一号光纤耦合器2、一号声光调制器3、二号声光调制器4、掺铒光纤放大器5、环形器6、偏振控制器7、传感光纤8、二号光纤耦合器9、光电平衡探测器10、示波器11、计算机12和任意波形发生器13；
窄线宽激光器1的光信号输出端与一号光纤耦合器2的光信号输入端连通，一号光纤耦合器2的两个光信号输出端分别同时与一号声光调制器3的光信号输入端和偏振控制器7的输入端连通，一号声光调制器3的光信号输出端同时与二号声光调制器4的光信号输入端连通，二号声光调制器4的光信号输出端同时与掺铒光纤放大器5的光信号输入端连通，掺铒光纤放大器5的光信号输出端同时与环形器6的一号光信号端口6-1连通，环形器6的二号光信号端口6-2与传感光纤8连通，二号光纤耦合器9的光信号输入端同时与偏振控制器7的输出端和环形器6的三号光信号端口6-3连通，二号光纤耦合器9的光信号输出端同时与光电平衡探测器10的光信号输入端连通，光电平衡探测器10的电信号输出端同时与示波器11的电信号输入端连通，示波器11同时与计算机12连通，任意波形发生器13的微波信号输出端分别同时与一号声光调制器3的微波信号加载端、二号声光调制器4的微波信号加载端和示波器11的触发信号输入端连通。
优选的，所述窄线宽激光器1采用单频窄线宽光纤激光器，输出功率为10mW，输出波长为1550nm。
优选的，所述一号光纤耦合器2的耦合比为90:10，二号光纤耦合器9的耦合比为50:50。
优选的，所述一号声光调制器3的中心频率为400MHz，带宽为100MHz。
优选的，所述二号声光调制器4的移频为-300MHz，消光比为50dB。
优选的，所述光电平衡探测器10的探测带宽为300MHz。
本实施方式所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，有效抑制相干衰落效应：根据Ф-OTDR系统中不同频移的探测脉冲光具有不同的后向瑞利散射光强度分布这一特性，在时间上总是优先选取最为准确的信号进行相位重构，从有效抑制相干衰落效应，实现高保真相位提取。其优势在于对任意相位重构区间上总是能准确的选择出最为准确的相位信息。
本实施方式所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，频率成分灵活可控：系统中使用宽带声光调制器进行多频调制，微波调制信号由任意波形发生器提供，频率数量和间隔灵活可控，利于同时获得多条强度分布不一致的后向瑞利散射光充分抑制相干衰落效应。
本实施方式所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，不牺牲系统的响应带宽：在Ф-OTDR系统中为避免前后两个时刻注入传感光纤的探测光脉冲产生的后向瑞利散射光发生混叠，要求注入传感光纤的探测脉冲的重复周期必须大于探测脉冲在传感光纤来回传输一次所需的时间；其次，根据奈奎斯特采样定律，Ф-OTDR系统能探测到的振动信号频率范围最高不超过注入传感光纤的探测脉冲重复频率的一半；该系统相较于传统的单脉冲系统，不牺牲系统的探测响应带宽。
本实施方式所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，相位延迟精准控制：波分或频分复用的Ф-OTDR系统通常因为存在光纤延迟，导致各频率分量的相位延迟不一致；该方法中探测脉冲光的频率成分由宽带声光调制器同时调制产生，相位延迟可控且一致。
本实施方式所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，系统结构简单紧凑：典型的频分复用系统或者波分复用系统通常结构比较复杂、成本较高，该方法将多个不同频率的微波信号加载于单个宽带声光调制器上，实现多频Ф-OTDR系统，结构简单。
具体实施方式二：
根据具体实施方式一所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，窄线宽激光器1输出的连续光通过一号光纤耦合器2分为上下两个支路；上支路的连续光经过一号声光调制器3调制为多频连续光，并由二号声光调制器4调制为多频脉冲光作为探测脉冲，同时产生一定大小的频移，再经掺铒光纤放大器5进行光功率放大后经过环形器6注入到传感光纤8中，一号声光调制器3的多频调制和二号声光调制器4的脉冲调制均由任意波形发生器13实现；下支路的连续光作为本征光，由偏振控制器7进行偏振态调节后和传感光纤8中产生的后向瑞利散射光一同注入二号光纤耦合器9进行拍频，并由光电平衡探测器10进行探测，输出的光电流由示波器11进行采集，获得多频后向瑞利散射光如图2和图3所示，图2为多频后向瑞利散射光在时域上随传感距离的分布，图3为多频后向瑞利散射光的频域信息，可以清晰的看出由一号声光调制器3调制和二号声光调制器4移频后的多个频率信息，计算机12用于数据处理，以幅值大小为判断依据，任意时刻总是选取最为准确的信号进行相位重构从而抑制由相干衰落效应引起的相位失真，实现高保真相位提取。系统中施加的频率为25Hz，幅值为10V的三角振动事件时，系统提取到的失真相位信息如图4所示，可以看出抑制相干衰落效应前解调得到的相位信息存在严重的失真，未能对振动事件的幅值和频率信息进行准确的提取；抑制相干衰落效应后提取的高保真相位信息如图5所示，准确提取了振动事件的频率和幅值信息，不存在信息失真。
进一步的，一号声光调制器3的调制方法为：
由于一号声光调制器3为带宽AOM，具有一定的工作带宽，当由任意波形发生器13提供的振幅为A，初相位为
频率分别为f1、f2、...、fn的n个微波信号E1(t)、E2(t)、...、En(t)：
以上n个微波信号E1(t)、E2(t)、...、En(t)在任意波形发生器上自由编写，最终合成为微波信号E(t)：
E(t)＝E1(t)+E2(t)+...+En(t) (2)
设置窄线宽激光器1输出的单频连续光，载频为fc，当微波信号E(t)加载于一号声光调制器3时，单频连续光将被一号声光调制器3调制成频率为：fc+f1、fc+f2、...、fc+fn的多频连续光，从而实现多频调制；
设置二号声光调制器4的移频为-Δf，则所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计探测到的n条具有不同强度分布的后向瑞利散射光频率成分为：f1-Δf、f2-Δf、...、fn-Δf，实现了频率灵活可控。
本实施方式所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，有效抑制相干衰落效应，根据Ф-OTDR系统中不同频移的探测脉冲光具有不同的后向瑞利散射光强度分布这一特性，在时间上总是优先选取最为准确的信号进行相位重构，从有效抑制相干衰落效应，实现高保真相位提取。其优势在于对任意相位重构区间上总是能准确的选择出最为准确的相位信息；频率成分灵活可控，系统中使用宽带声光调制器进行多频调制，微波调制信号由任意波形发生器提供，频率数量和间隔灵活可控，利于同时获得多条强度分布不一致的后向瑞利散射光充分抑制相干衰落效应；不牺牲系统的响应带宽，在Ф-OTDR系统中为避免前后两个时刻注入传感光纤的探测光脉冲产生的后向瑞利散射光发生混叠，要求注入传感光纤的探测脉冲的重复周期必须大于探测脉冲在传感光纤来回传输一次所需的时间，再根据奈奎斯特采样定律，Ф-OTDR系统能探测到的振动信号频率范围最高不超过注入传感光纤的探测脉冲重复频率的一半，该方法相较于传统的单脉冲系统，不牺牲系统的探测响应带宽；相位延迟精准控制，波分或频分复用的Ф-OTDR系统通常因为存在光纤延迟，导致各频率分量的相位延迟不一致，系统中探测脉冲光的频率成分由宽带声光调制器同时调制产生，相位延迟可控且一致；系统结构简单紧凑，典型的频分复用系统或者波分复用系统通常结构比较复杂、成本较高，该方法将多个不同频率的微波信号加载于单个宽带声光调制器上，实现多频Ф-OTDR系统，结构简单。
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。
虽然在上文中已经参考具体实施方式对本申请进行了描述，然而在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本申请所披露的具体实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本申请并不局限于文中公开的特定具体实施方式，而是包括落入权利要求的范围。
Claims (8)
1.基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，其特征在于：包括窄线宽激光器(1)、一号光纤耦合器(2)、一号声光调制器(3)、二号声光调制器(4)、掺铒光纤放大器(5)、环形器(6)、偏振控制器(7)、传感光纤(8)、二号光纤耦合器(9)、光电平衡探测器(10)、示波器(11)、计算机(12)和任意波形发生器(13)；
窄线宽激光器(1)的光信号输出端与一号光纤耦合器(2)的光信号输入端连通，一号光纤耦合器(2)的两个光信号输出端分别同时与一号声光调制器(3)的光信号输入端和偏振控制器(7)的输入端连通，一号声光调制器(3)的光信号输出端同时与二号声光调制器(4)的光信号输入端连通，二号声光调制器(4)的光信号输出端同时与掺铒光纤放大器(5)的光信号输入端连通，掺铒光纤放大器(5)的光信号输出端同时与环形器(6)的一号光信号端口(6-1)连通，环形器(6)的二号光信号端口(6-2)与传感光纤(8)连通，二号光纤耦合器(9)的光信号输入端同时与偏振控制器(7)的输出端和环形器(6)的三号光信号端口(6-3)连通，二号光纤耦合器(9)的光信号输出端同时与光电平衡探测器(10)的光信号输入端连通，光电平衡探测器(10)的电信号输出端同时与示波器(11)的电信号输入端连通，示波器(11)同时与计算机(12)连通，任意波形发生器(13)的微波信号输出端分别同时与一号声光调制器(3)的微波信号加载端、二号声光调制器(4)的微波信号加载端和示波器(11)的触发信号输入端连通。
2.根据权利要求1所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，其特征在于：所述窄线宽激光器(1)采用单频窄线宽光纤激光器，输出功率为10mW，输出波长为1550nm。
3.根据权利要求1或2所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，其特征在于：所述一号光纤耦合器(2)的耦合比为90:10，二号光纤耦合器(9)的耦合比为50:50。
4.根据权利要求3所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，其特征在于：所述一号声光调制器(3)的中心频率为400MHz，带宽为100MHz。
5.根据权利要求4所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，其特征在于：所述二号声光调制器(4)的移频为-300MHz，消光比为50dB。
6.根据权利要求4所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计，其特征在于：所述光电平衡探测器(10)的探测带宽为300MHz。
7.一种权利要求1-6之一所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，其特征在于：窄线宽激光器(1)输出的连续光通过一号光纤耦合器(2)分为上下两个支路；上支路的连续光经过一号声光调制器(3)调制为多频连续光，并由二号声光调制器(4)调制为多频脉冲光作为探测脉冲，同时产生一定大小的频移，再经掺铒光纤放大器(5)进行光功率放大后经过环形器(6)注入到传感光纤(8)中，一号声光调制器(3)的多频调制和二号声光调制器(4)的脉冲调制均由任意波形发生器(13)实现；下支路的连续光作为本征光，由偏振控制器(7)进行偏振态调节后和传感光纤(8)中产生的后向瑞利散射光一同注入二号光纤耦合器(9)进行拍频，并由光电平衡探测器(10)进行探测，输出的光电流由示波器(11)进行采集，获得多频后向瑞利散射光，计算机(12)用于数据处理，以幅值大小为判断依据，任意时刻总是选取最为准确的信号进行相位重构从而抑制由相干衰落效应引起的相位失真，实现高保真相位提取。
8.根据权利要求7所述的基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法，其特征在于：一号声光调制器(3)的调制方法为：
由于一号声光调制器(3)为带宽AOM，具有一定的工作带宽，当由任意波形发生器(13)提供的振幅为A，初相位为
频率分别为f1、f2、...、fn的n个微波信号E1(t)、E2(t)、...、En(t)：
以上n个微波信号E1(t)，E2(t)……En(t)在任意波形发生器(13)上自由编写，最终合成为微波信号E(t)：
E(t)＝E1(t)+E2(t)+...+En(t) (2)
设置窄线宽激光器(1)输出的单频连续光，载频为fc，当微波信号E(t)加载于一号声光调制器(3)时，单频连续光被一号声光调制器(3)调制成频率为：fc+f1、fc+f2、...、fc+fn的多频连续光，从而实现多频调制；
设置二号声光调制器(4)的移频为-Δf，则基于宽带AOM抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计探测到的n条具有不同强度分布的后向瑞利散射光频率成分为：f1-Δf、f2-Δf、...、fn-Δf，实现了频率灵活可控。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210514356.1A CN115014406A (zh) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 基于宽带aom抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210514356.1A CN115014406A (zh) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 基于宽带aom抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115014406A true CN115014406A (zh) | 2022-09-06 |
Family
ID=83069493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210514356.1A Pending CN115014406A (zh) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 基于宽带aom抑制相干衰落效应的相位敏感光时域反射计及其工作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115014406A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117030000A (zh) * | 2023-10-10 | 2023-11-10 | 之江实验室 | 一种分布式声波传感偏振控制系统及偏振衰落抑制方法 |
| CN117928714A (zh) * | 2024-03-25 | 2024-04-26 | 山东省科学院激光研究所 | 一种分布式声波传感系统 |
-
2022
- 2022-05-11 CN CN202210514356.1A patent/CN115014406A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117030000A (zh) * | 2023-10-10 | 2023-11-10 | 之江实验室 | 一种分布式声波传感偏振控制系统及偏振衰落抑制方法 |
| CN117030000B (zh) * | 2023-10-10 | 2024-01-12 | 之江实验室 | 一种分布式声波传感偏振控制系统及偏振衰落抑制方法 |
| CN117928714A (zh) * | 2024-03-25 | 2024-04-26 | 山东省科学院激光研究所 | 一种分布式声波传感系统 |
| CN117928714B (zh) * | 2024-03-25 | 2024-06-11 | 山东省科学院激光研究所 | 一种分布式声波传感系统 |
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