CN116799606A - 一种基于主动锁模双波长光纤激光器的botdr系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于主动锁模双波长光纤激光器的BOTDR系统，包括双波长光源模块、相干信号探测模块以及信号处理模块，相干信号探测模块分别与双波长光源模块和信号处理模块连接，其中，双波长光源模块包括顺次连接的电光调制单元、光纤放大单元、光学选频单元以及第一分光单元，光纤放大单元用于通过自发辐射产生荧光，并将荧光发射至光学选频单元，光学选频单元用于对荧光进行选频，并将选频得到的第一光束发射至第一分光单元，电光调制单元用于将第一光束进行移频，以形成第二光束，第一分光单元用于将第一光束和第二光束以预设分光比分别传输至电光调制单元和相干信号探测模块。本申请有助于改善系统信噪比和测量精度。

Description

一种基于主动锁模双波长光纤激光器的BOTDR系统

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于主动锁模双波长光纤激光器的BOTDR系统。

背景技术

近年来随着物联网和智慧城市的发展，我国对分布式光纤传感技术的需求已呈指数型增长趋势。分布式布里渊光纤传感技术可利用标准单模光纤中的布里渊散射效应对光纤周围环境的温度或应变进行测量，已广泛应用于对大型建筑结构、桥梁健康、石油化工管道、军事安防、电力电缆、煤矿安全等状态的监测中。布里渊光时域反射仪(BOTDR)是典型的一种分布式光纤传感系统，并且具有单端注入的有点，具有广泛的应用前景。

公开号为CN114608721A的中国专利公开了一种分布式光纤温度应变传感装置，其包括半导体激光器、1*2光纤耦合器、第一电光调制器、脉冲驱动器、扰偏器、光纤环形器、拉曼波分复用器、传感光纤、第一雪崩光电二极管探测模块、第二雪崩光电二极管探测模块、第二电光调制器、微波扫描器、2*2光纤耦合器、平衡探测模块和多通道数据采集系统，该申请通过联用相干布里渊散射BOTDR和拉曼散射DTS，解决了布里渊散射的温度、应变交叉敏感效应，实现了传感光纤的温度、应变参量的在线监测，但是上述方案仅使用半导体激光器作为光源，由于单波长光束输出功率受激布里渊阈值影响，使得泵浦功率最高仅能到达单波长光束的受激布里渊阈值，最终导致BOTDR系统信噪比和测量精度达不到要求精度的问题，因此，提供一种具有较高入射泵浦功率的一次BOTDR系统，来改善系统信噪比和测量精度，是非常有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于主动锁模双波长光纤激光器的BOTDR系统。通过光纤放大单元的自发荧光作为光源，光学选频单元和电光调制单元实现两种波长的输出，进而改善系统信噪比和测量精度。

本发明提供了一种基于主动锁模双波长光纤激光器的BOTDR系统，包括双波长光源模块、相干信号探测模块以及信号处理模块，所述相干信号探测模块分别与所述双波长光源模块和所述信号处理模块连接，其中，

所述双波长光源模块包括顺次连接的电光调制单元、光纤放大单元、光学选频单元以及第一分光单元，所述光纤放大单元用于通过自发辐射产生荧光，并将所述荧光发射至所述光学选频单元，所述光学选频单元用于对所述荧光进行选频，并将选频得到的第一光束发射至所述第一分光单元，所述电光调制单元用于将所述第一光束进行移频，以形成第二光束，所述第一分光单元用于将所述第一光束和第二光束以预设分光比分别传输至所述电光调制单元和所述相干信号探测模块。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述电光调制单元包括第一偏振控制器、第一微波源以及第一电光调制器，所述第一偏振控制器与所述第一分光单元连接，所述第一电光调制器与所述光纤放大单元连接，所述第一电光调制器分别与所述第一偏振控制器和所述第一微波源连接，所述第一偏振控制器调节输入所述第一光电调制器光的偏振态，所述第一微波源驱动所述第一电光调制器，以使所述第一电光调制器基于基频光进行谐波锁频，所述第一偏振控制器对所述第一光束进行移频，以形成所述第二光束。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述光纤放大单元包括依次连接的第二偏振控制器和第一掺铒光纤放大器，所述第二偏振控制器与所述电光调制单元连接，所述第一掺铒光纤放大器与所述光学选频单元连接，所述第二偏振控制器调节输入所述第一掺铒光纤放大器光的偏振态，并将调整后的光发射至所述第一掺铒光纤放大器，所述第一掺铒光纤放大器发射所述荧光并将通过所述第一掺铒光纤放大器的光进行功率放大。

更进一步优选的，所述光学选频单元包括第一光环形器、切趾型光纤光栅以及光隔离器，所述第一光环形器的第一端口与所述光纤放大单元连接，所述第一光环形器的第二端口与所述切趾型光纤光栅连接，所述第一光环形器的第三端口与所述光隔离器连接，所述光隔离器与所述第一分光单元连接，所述第一光环形器以预设传输方向传输所述荧光、第一光束以及第二光束，所述切趾型光纤光栅将满足布拉格条件的所述第一光束反射至所述第一光环形器中，所述光隔离器隔离切趾型光纤光栅回波反射的光束。

更进一步优选的，所述相干信号探测模块包括第二分光单元、泵浦探测路、本地振荡信号路以及拍频单元，所述泵浦探测路和本地振荡信号路的输入端均与所述第二分光单元连接，所述泵浦探测路和本地振荡信号路的输出端均与所述拍频单元连接，所述拍频单元与所述信号处理模块连接，所述第二分光单元用于将所述第一光束和所述第二光束以预设分光比分别传输至所述泵浦探测路和所述本地振荡信号路，所述泵浦探测路用于通过光纤内的自发布里渊散射形成的后向斯托克斯光，所述本地振荡信号路用于通过调制器产生斯托克斯边带，所述拍频单元用于将所述后向斯托克斯光和所述斯托克斯边带进行光学拍频。

更进一步优选的，所述第一分光单元和所述第二分光单元均包括Y型光纤耦合器，所述Y型光纤耦合器的分光比为90/10。

更进一步优选的，所述泵浦探测路包括依次连接的第三偏振控制器、声光调制器、脉冲发生器、第二掺铒光纤放大器、带通滤波器、第二光环形器以及单模光纤，所述第三偏振控制器与所述第二分光单元连接，所述第二光环形器与所述拍频单元连接，所述第三偏振控制器调节输入所述声光调制器光的偏振态，所述脉冲发生器驱动所述声光调制器，以使所述声光调制器将输入光束调制为探测光脉冲，所述第二掺铒光纤放大器对所述探测光脉冲进行放大后通过所述带通滤波器滤除自发放大噪声，所述探测光脉冲在所述单模光纤中经布里渊散射形成的后向斯托克斯光进入所述第二光环形器。

更进一步优选的，所述本地振荡信号路包括依次连接的第四偏振控制器、第二电光调制器、第二微波源以及偏扰器，所述第四偏振控制器与所述第二分光单元连接，所述偏扰器与所述拍频单元连接，所述第四偏振控制器调节输入所述第二电光调制器光的偏振态，所述第二微波源驱动所述第二电光调制器，以使第二电光调制器输出所述斯托克斯边带，所述扰偏器抑制所述单模光纤中产生的偏振噪声。

更进一步优选的，所述拍频单元为X型光纤耦合器。

更进一步优选的，所述信号处理模块包括平衡探测器和数据采集与处理单元，所述平衡探测器与所述数据采集与处理单元连接。

本发明的基于主动锁模双波长光纤激光器的BOTDR系统相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过第一掺铒光纤放大器自发辐射产生的荧光进入切趾型光纤光栅进行波长选择，并采用电光调制器对选择的光束进行主动锁模和移频，进而形成双波长输出，并且双波长光束经过光环形器和切趾型光纤光栅回到第一掺铒光纤放大器进行放大，再多次循环放大后形成激光输出，为相干信号探测模块提供光源，从而提高系统信噪比，延长传感距离；

(2)保持单个波长对应的功率在受激布里渊散射阈值以下，使得双波长泵浦能够极大的提高了BOTDR系统总的泵浦功率；

(3)相较于可调谐单波长激光器，基于主动锁模双波长光纤激光器能够获得的频率不确定度相比单激光时降低了一半，从而使得系统测量精度得到了改善。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的BOTDR系统的模块示意图；

图2为本发明实施例提供的BOTDR系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的双波长光源模块的输出光谱图；

图4为本发明实施例提供的布里渊增益谱三维曲线图；

图5为本发明实施例提供的温度测试结果图；

图6为本发明实施例提供的系统测量精度比较结果图。

附图标记说明：1、双波长光源模块；11、电光调制单元；111、第一偏振控制器；112、第一微波源；113、第一电光调制器；12、光纤放大单元；121、第二偏振控制器；122、第一掺铒光纤放大器；13、光学选频单元；131、第一光环形器；132、切趾型光纤光栅；133、光隔离器；14、第一分光单元；141、第一Y型耦合器；2、相干信号探测模块；21、第二分光单元；211、第三掺铒光纤放大器；212、第二Y型耦合器；22、泵浦探测路；221、第三偏振控制器；222、脉冲发生器；223、声光调制器；224、第二掺铒光纤放大器；225、带通滤波器；226、第二光环形器；227、单模光纤；23、本地振荡信号路；231、第四偏振控制器；232、第二微波源；233、第二电光调制器；234、偏扰器；24、拍频单元；241、X型耦合器；3、信号处理模块；31、平衡探测器；32、数据采集与处理单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在对本发明实施例进行介绍之前，首先对本发明实施例中涉及的一些名词进行定义和说明。

切趾光栅：如果使光栅折射率调制的开始和结束都有一个过渡过程，其折射率调制包络不是均匀的，而是呈现一定的函数形式，就会使得光栅的光谱有很大的改进，此称为光栅的切趾，这样的光栅称之为切趾光栅。

空间烧孔效应：当两个反向传播的准单色光波叠加时，它们会形成一个所谓的驻波干涉图案，其周期是波长的一半。当激光光在激光增益介质中发生这种情况时，增益在图案的反节点处优先达到饱和，刺激发射使激光活性离子的激发保持在一个较低的水平，所以激发形成了一个具有周期性的调制图案。由此产生的对具有一定波长(可能偏离激光波长)的光的放大作用取决于其自身的驻波模式如何与增益介质的调制激发相适应。总的(单通或双通)增益在激光波长本身是最强烈饱和的，而此处光的节点正好在最强烈饱和的区域，其他波长的光经历的增益饱和度较低，这可能导致增益光谱形状的变形，即一种不均匀的增益饱和。

本发明公开一种基于主动锁模双波长光纤激光器的BOTDR系统，参考图1，上述BOTDR系统包括双波长光源模块1、相干信号探测模块2以及信号处理模块3，相干信号探测模块2分别与双波长光源模块1和信号处理模块3连接。

双波长光源模块1包括顺次连接的电光调制单元11、光纤放大单元12、光学选频单元13以及第一分光单元14，如图2所示，其中，

光纤放大单元12用于通过自发辐射产生荧光，并将荧光发射至光学选频单元13，其中，光纤放大单元12包括依次连接的第二偏振控制器121和第一掺铒光纤放大器122，第二偏振控制器121与电光调制单元11连接，第一掺铒光纤放大器122与光学选频单元13连接，第二偏振控制器121可以选用型号为PCP-XX的三环偏振控制器，第一掺铒光纤放大器122可以选用型号为AEDFA-30的掺铒光纤放大器，并且第一掺铒光纤放大器122内置有980nm的泵浦源，其泵浦电流为50mA。第二偏振控制器121调节输入第一掺铒光纤放大器122光的偏振态，并将调整后的光发射至第一掺铒光纤放大器122，第一掺铒光纤放大器122发射荧光并将通过第一掺铒光纤放大器122的光进行功率放大。

光学选频单元13用于对荧光进行选频，并将选频得到的第一光束发射至第一分光单元14，其中，光学选频单元13包括第一光环形器131、切趾型光纤光栅132以及光隔离器133，第一环形器的第一端口与光纤放大单元12连接，第一光环形器131的第二端口与切趾型光纤光栅132连接，第一环形器的第三端口与光隔离器133连接，光隔离器133与第一分光单元14连接。

第一环形器以预设传输方向传输荧光、第一光束以及第二光束，预设传输方向可以为第一端口——第二端口——第三端口——第一端口，使得输入至第一光环形器131的光束只能由该预设传输方向传播。

切趾型光纤光栅132将满足布拉格条件的第一光束反射至第一环形器中。在一个示例中，切趾型光纤光栅132的3dB带宽为0.15nm，并且能够通过与切趾型光纤光栅132电性连接的温度控制器将其温度控制在23℃，使切趾型光纤光栅132反射光束的中心波长为1550.126nm。并且将第一环形器与切趾型光纤光栅132配合使用，避免在切趾型光纤光栅132中产生的回光重新返回第一掺铒光纤放大器122，进而抑制空间烧孔效应。

光隔离器133利用磁光晶体的法拉第效应隔离切趾型光纤光栅132回波反射的光束，从而使得光束只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器133很好的隔离，进而提高光波传输效率。

电光调制单元11用于将第一光束进行移频，以形成第二光束，其中，电光调制单元11包括第一偏振控制器111、第一微波源112以及第一电光调制器113，第一偏振控制器111与第一分光单元14连接，第一电光调制器113与光纤放大单元12连接，第一电光调制器113分别与第一偏振控制器111和第一微波源112连接，第一光电调制器可以为铌酸锂强度调制器。

第一偏振控制器111调节输入第一光电调制器光的偏振态，第一微波源112驱动第一电光调制器113，以使第一电光调制器113基于基频光进行谐波锁频，第一偏振控制器111对第一光束进行移频，以形成第二光束。其中，第一偏振控制器111可以选用型号为PCP-XX的三环偏振控制器，第一微波源112输出4.99GHz的微波信号，对第一电光调制器113进行基于基频的谐波锁模，并且使得双波长光源模块1输出两个波长间隔为0.04nm的激光，同时用第一偏振控制器111和第二偏振控制器121来调节第一电光调制器113的输入光和输出光的偏振态，使得输入功率和输出功率均达到最大，进而使得双波长光源模块1具有最大的输出功率。

第一分光单元14用于将第一光束和第二光束以预设分光比分别传输至电光调制单元11和相干信号探测模块2，第一分光单元14包括第一Y型光纤耦合器，由于需要保证以第一掺铒光纤放大器122输出端面为起始面，以第一掺铒光纤放大器122输入端面为结束面，并且囊括第一偏振控制器111、第一电光调制器113、第二偏振控制器121、第一光环形器131、切趾型光纤光栅132、光隔离器133、第一Y型耦合器141以及第一微波源112的谐振腔内的放大增益大于损耗，优选地，将第一Y型光纤耦合器的分光比设置为90/10，其中，第一Y型耦合器141的90％的输出端反馈回谐振腔，第一Y型耦合器141的10％的输出端输入至相干信号探测模块2，该谐振腔的腔长为16.6m，纵模间隔为12.409MHz，图3展示了双波长光源模块输出的双波长激光的输出光谱图。

通过第一掺铒光纤放大器122自发辐射产生的荧光进入切趾型光纤光栅132进行波长选择，并采用电光调制器对选择的光束进行主动锁模和移频，进而形成双波长输出，并且双波长光束经过光环形器和切趾型光纤光栅132回到第一掺铒光纤放大器122进行放大，再多次循环放大后形成激光输出，为相干信号探测模块2提供光源，从而提高系统信噪比，延长传感距离。

在一种可能的示例中，可以将第一偏振控制器111、第一电光调制器113以及第二偏振控制器121视为双波长光源模块1的一个移频支路，即可通过增加接入双波长光源模块1中移频支路的数量来实现输出多波长激光的目的。

在本实施例中，如图2所示，相干信号探测模块2包括第二分光单元21、泵浦探测路22、本地振荡信号路23以及拍频单元24，泵浦探测路22和本地振荡信号路23的输入端均与第二分光单元21连接，泵浦探测路22和本地振荡信号路23的输出端均与拍频单元24连接，拍频单元24与信号处理模块3连接。

第二分光单元21用于将第一光束和第二光束以预设分光比分别传输至泵浦探测路22和本地振荡信号路23，第二分光单元21包括第三掺铒光纤放大器211和第二Y型耦合器212，其中，由双波长光源模块1出射双波长光束经过第三掺铒光纤放大器211放大后作为相干信号探测模块2的光源，同时能够通过设置第三掺铒光纤放大器211泵浦电流大小，以控制相干信号探测模块2的光功率，第二Y型耦合器212的分光比可以设置为90/10或70/30。

由于泵浦探测路22中声光调制器223差程过大，并且需要将连续光转换为脉冲光，导致泵浦探测路22的功率损耗大，因此需要将第二Y型耦合器212的90％的输出端输入至泵浦探测路22，第二Y型耦合器212的10％的输出端输入至本地振荡信号路23，或第二Y型耦合器212的70％的输出端输入至泵浦探测路22，第二Y型耦合器212的30％的输出端输入至本地振荡信号路23，优选地，第二Y型耦合器212的分光比设置为90/10。

泵浦探测路22用于通过单模光纤227内的自发布里渊散射形成的后向斯托克斯光，泵浦探测路22包括依次连接的第三偏振控制器221、声光调制器223、脉冲发生器222、第二掺铒光纤放大器224、带通滤波器225、第二光环形器226以及单模光纤227，第三偏振控制器221与第二分光单元21连接，第二光环形器226与拍频单元24连接。单模光纤227长度为48.6km。第三偏振控制器221调节输入声光调制器223光的偏振态，脉冲发生器222驱动声光调制器223，以使声光调制器223将输入光束调制为脉冲宽度可调的探测光脉冲，从而可以实现不同空间分辨率的测量，第二掺铒光纤放大器224调节探测脉冲光功率后通过带通滤波器225滤除自发放大噪声，探测光脉冲在单模光纤227中经布里渊散射形成的后向斯托克斯光进入第二光环形器226，其中，第三偏振控制器221可以选用型号为PCP-XX的三环偏振控制器，声光调制器223可以为Fiber-Q声光调制器223。

本地振荡信号路23用于通过调制器产生斯托克斯边带，本地振荡信号路23包括依次连接的第四偏振控制器231、第二电光调制器233、第二微波源232以及偏扰器234，第四偏振控制器231与第二分光单元21连接，偏扰器234与拍频单元24连接，第四偏振控制器231调节第二电光调制器233输入光偏振态，第二微波源232驱动第二电光调制器233，以使第二电光调制器233输出斯托克斯边带，并且第二电光调制工作在载波抑制状态，第二电光调制输出的光边带在布里渊频移附近变化，以获得布里渊增益谱，扰偏频率为700MHz的扰偏器抑制单模光纤227中产生的偏振噪声，其中，第四偏振控制器231可以选用型号为PCP-XX的三环偏振控制器，第二电光调制器233可以为铌酸锂强度调制器。

拍频单元24用于将后向斯托克斯光和斯托克斯边带进行光学拍频，其中，拍频单元24为X型光纤耦合器，由泵浦探测路22输出的后向斯托克斯光和由本地振荡信号路23输出的斯托克斯边带在X型光纤耦合器中进行光学拍频，使得斯托克斯光和斯托克斯边带的相位进行差频及和频，进而降低检测设备的带宽要求。

在本实施例中，信号处理模块3包括平衡探测器31和数据采集与处理单元32，平衡探测器31与数据采集与处理单元32连接，由本地振荡信号路23输出的本地振荡光信号和由泵浦探测路22输出的探测光信号经X型光纤耦合器耦合后由平衡光电探测器进行相干探测，平衡探测器31输出的中频电信号由数据采集与处理模块进行采集和处理，得到沿单模光纤227的布里渊频移分布，再根据布里渊频移与温度和应变的解调关系，实现光纤分布式温度或应变的传感，其中，平衡探测器31可以选用型号为MBD-300-A的平衡探测器31，数据采集与处理单元32包括上位机及进行数据处理的软件程序。

工作原理：

首先由第一掺铒光纤放大器122产生的荧光进入第一光环形器131和切趾型光纤光栅132，满足切趾型光纤光栅132布拉格条件的光束被反射至第一光环形器131，不满足布拉格条件的光束均被透射出切趾型光纤光栅132，由切趾型光纤光栅132反射的第一光束进入光隔离器133和第一Y型耦合器141，第一Y型耦合器141的90％输出端输出的第一光束通过第一偏振控制器111进入到第一电光调制器113，同时在第一电光调制器113进行移频后形成第二光束，随后再通过第二偏振控制器121进入第一掺铒光纤放大器122的输入端。

第一光束、第二光束以及荧光在谐振腔中谐振形成激光并从第一Y型耦合器141的10％的输出端输出，之后经过第三掺铒光纤放大器211放大后作为相干信号探测模块2的光源。当激光进入第二Y型耦合器212后光分成泵浦探测路22和本地振荡信号路23两路。泵浦探测路22中，由第二Y型耦合器212的90％输出端口输入的光束通过第三偏振控制器221进入声光调制器223调制成探测脉冲光，探测脉冲光经过第三掺铒光纤放大器211放大后进入带通滤波器225滤波，以滤除探测信号中放大自发辐射噪声。滤波后的探测光脉冲进入第二光环形器226的第一端口，接着通过第二端口进入48.6km长的标准单模光纤227。在单模光纤227中由于自发布里渊散射形成的后向斯托克斯光进入第二光环形器226的第三端口，后向斯托克斯光接着进入X型耦合器241的输入端口。

本地振荡信号路23中，由第二Y型耦合器212的10％输出端口输入的激光进入第四偏振控制器231，之后进入第二电光调制器233形成斯托克斯边带作为本地振荡信号光，本地振荡信号光经扰偏器后进入X型耦合器241的另一输入端口。此时X型耦合器241的两个端口输入的探测脉冲光和本地振荡信号光进入平衡探测器31内进行拍频，平衡探测器31输出的差分电信号传送给数据采集与处理单元32，通过扫频可得到传感光纤的布里渊增益频谱，由频谱求得光纤上各点处的布里渊频移，并根据布里渊频移与温度/应变的关系，解析出光纤上的温度/应变信息，实现沿光纤温度/应变的测量。

在一个示例中，第一掺铒光纤放大器122和第二掺铒光纤放大器224的泵浦电流通过上位机MATLAB软件的系统调制窗口设置，并且可以通过系统扫频范围和扫频间隔设置以及系统测量进度监视界面对参数进行设定，将设置扫频间隔为10.83GHz至11.08GHz，扫频间隔为10MHz，并将长度为48.6km标准单模光纤227尾端200m的光纤置于60℃的恒温箱中，其余光纤都处于室温和松弛状态下，以获取布里渊增益谱三维图，如图4所示，能够看出布里渊增益谱沿传感光纤都呈现一个洛伦兹线型。

对BOTDR系统得到的电域布里渊增益谱进行洛伦兹曲线拟合得到布里渊频移，并将布里渊频移转换成温度，其结果如图5所示。

用提取布里渊频移的标准差和频率不确定度来评估系统测量精度，其结果如图6所示。从图6中可以看出，采用双波长光源模块获得的系统尾端频率不确定度为3.08MHz，而可调谐单波长激光器在传感光纤尾端的频率不确定度为6.18MHz，表明系统标准差提高了一倍。从整体上来看主动锁模双波长光纤激光器获得的频率不确定度相比单激光时降低了一半，从而使系统测量精度得到了改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于主动锁模双波长光纤激光器的BOTDR系统，其特征在于，包括双波长光源模块(1)、相干信号探测模块(2)以及信号处理模块(3)，所述相干信号探测模块(2)分别与所述双波长光源模块(1)和所述信号处理模块(3)连接，其中，

所述双波长光源模块(1)包括顺次连接的电光调制单元(11)、光纤放大单元(12)、光学选频单元(13)以及第一分光单元(14)，所述光纤放大单元(12)用于通过自发辐射产生荧光，并将所述荧光发射至所述光学选频单元(13)，所述光学选频单元(13)用于对所述荧光进行选频，并将选频得到的第一光束发射至所述第一分光单元(14)，所述电光调制单元(11)用于将所述第一光束进行移频，以形成第二光束，所述第一分光单元(14)用于将所述第一光束和第二光束以预设分光比分别传输至所述电光调制单元(11)和所述相干信号探测模块(2)。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电光调制单元(11)包括第一偏振控制器(111)、第一微波源(112)以及第一电光调制器(113)，所述第一偏振控制器(111)与所述第一分光单元(14)连接，所述第一电光调制器(113)与所述光纤放大单元(12)连接，所述第一电光调制器(113)分别与所述第一偏振控制器(111)和所述第一微波源(112)连接，所述第一偏振控制器(111)调节输入所述第一光电调制器光的偏振态，所述第一微波源(112)驱动所述第一电光调制器(113)，以使所述第一电光调制器(113)基于基频光进行谐波锁频，所述第一偏振控制器(111)对所述第一光束进行移频，以形成所述第二光束。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤放大单元(12)包括依次连接的第二偏振控制器(121)和第一掺铒光纤放大器(122)，所述第二偏振控制器(121)与所述电光调制单元(11)连接，所述第一掺铒光纤放大器(122)与所述光学选频单元(13)连接，所述第二偏振控制器(121)调节输入所述第一掺铒光纤放大器(122)光的偏振态，并将调整后的光发射至所述第一掺铒光纤放大器(122)，所述第一掺铒光纤放大器(122)发射所述荧光并将通过所述第一掺铒光纤放大器(122)的光进行功率放大。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学选频单元(13)包括第一光环形器(131)、切趾型光纤光栅(132)以及光隔离器(133)，所述第一光环形器(131)的第一端口与所述光纤放大单元(12)连接，所述第一光环形器(131)的第二端口与所述切趾型光纤光栅(132)连接，所述第一光环形器(131)的第三端口与所述光隔离器(133)连接，所述光隔离器(133)与所述第一分光单元(14)连接，所述第一光环形器(131)以预设传输方向传输所述荧光、第一光束以及第二光束，所述切趾型光纤光栅(132)将满足布拉格条件的所述第一光束反射至所述第一光环形器(131)中，所述光隔离器(133)隔离切趾型光纤光栅(132)回波反射的光束。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相干信号探测模块(2)包括第二分光单元(21)、泵浦探测路(22)、本地振荡信号路(23)以及拍频单元(24)，所述泵浦探测路(22)和本地振荡信号路(23)的输入端均与所述第二分光单元(21)连接，所述泵浦探测路(22)和本地振荡信号路(23)的输出端均与所述拍频单元(24)连接，所述拍频单元(24)与所述信号处理模块(3)连接，所述第二分光单元(21)用于将所述第一光束和所述第二光束以预设分光比分别传输至所述泵浦探测路(22)和所述本地振荡信号路(23)，所述泵浦探测路(22)用于通过光纤内的自发布里渊散射形成的后向斯托克斯光，所述本地振荡信号路(23)用于通过调制器产生斯托克斯边带，所述拍频单元(24)用于将所述后向斯托克斯光和所述斯托克斯边带进行光学拍频。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一分光单元(14)和所述第二分光单元(21)均包括Y型光纤耦合器，所述Y型光纤耦合器的分光比为90/10。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述泵浦探测路(22)包括依次连接的第三偏振控制器(221)、声光调制器(223)、脉冲发生器(222)、第二掺铒光纤放大器(224)、带通滤波器(225)、第二光环形器(226)以及单模光纤(227)，所述第三偏振控制器(221)与所述第二分光单元(21)连接，所述第二光环形器(226)与所述拍频单元(24)连接，所述第三偏振控制器(221)调节输入所述声光调制器(223)光的偏振态，所述脉冲发生器(222)驱动所述声光调制器(223)，以使所述声光调制器(223)将输入光束调制为探测光脉冲，所述第二掺铒光纤放大器(224)对所述探测光脉冲进行放大后通过所述带通滤波器(225)滤除自发放大噪声，所述探测光脉冲在所述单模光纤(227)中经布里渊散射形成的后向斯托克斯光进入所述第二光环形器(226)。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述本地振荡信号路(23)包括依次连接的第四偏振控制器(231)、第二电光调制器(233)、第二微波源(232)以及偏扰器(234)，所述第四偏振控制器(231)与所述第二分光单元(21)连接，所述偏扰器(234)与所述拍频单元(24)连接，所述第四偏振控制器(231)调节输入所述第二电光调制器(233)光的偏振态，所述第二微波源(232)驱动所述第二电光调制器(233)，以使第二电光调制器(233)输出所述斯托克斯边带，所述扰偏器抑制所述单模光纤(227)中产生的偏振噪声。

9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述拍频单元(24)为X型光纤耦合器。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理模块(3)包括平衡探测器(31)和数据采集与处理单元(32)，所述平衡探测器(31)与所述数据采集与处理单元(32)连接。