CN208171423U - 基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤传感系统，更具体地，涉及基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，包括有脉冲发射器，脉冲发射器的输出端分别与光源和数据采集模块连接，光源的输出端与第一光波分复用器连接，第一光波分复用器连接有环行器，环行器连接有传感光纤；环行器还连接有第二光波分复用器，第二光波分复用器与检偏器连接，检偏器通过光电探测器与数据采集模块输入端连接。本实用新型采用检偏器对后向散射光的一部分分光进行检偏，获得更为稳定的振动传感灵敏度，同时针对部分形态的光进行某个夹角的检偏时存在仍然效果不好的问题时具有一定弥补作用。

Description

基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统

技术领域

本实用新型涉及光纤传感系统，更具体地，涉及基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统。

背景技术

目前，针对光缆的振动传感主要采用分布式光纤传感技术。但是现有的基于POTDR传感技术的光纤振动传感系统的信号光来自于前向传播的脉冲光的后向瑞利散射。但是由于瑞利散射光偏振态会发生变化且变化本身是一个随机过程，由此会引起系统的灵敏度不稳定。

在专利CN106767961A中，公开了采用多波长光源和光放大器来实现多个波长的分别检偏，但是光放大器为掺铒光纤放大器(EDFA，即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3+ 的光信号放大器)，存在光浪涌问题。当光路正常时，由于泵浦光激励的铒离子被信号光带走，从而完成信号光的放大。如果截断输入光，由于亚稳态的铒离子仍不断聚集，一旦恢复信号光输入，将产生能量跳变，导致光浪涌。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，具有更高的振动传感灵敏度，同时具有较高的系统稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，其中，包括有脉冲发射器，脉冲发射器的输出端分别与光源和数据采集模块连接，光源的输出端与第一光波分复用器连接，第一光波分复用器连接有环行器，环行器连接有传感光纤；环行器还连接有第二光波分复用器，第二光波分复用器与检偏器连接，检偏器通过光电探测器与数据采集模块输入端连接。

本实用新型中，脉冲发射器用于向光源和数据采集模块发出相同或同步的脉冲信号，数据采集模块在脉冲发射器发射脉冲信号后进行数据采集。光源将脉冲信号转化为脉冲光并通过输出端发射到第一光波分复用器，第一波分复用器的复用端口与环行器的第一端口相连，同时环行器通过第二端口连接有传感光纤，环行器的第三端口与第二光波分复用器连接。第二光波分复用器连接连接有检偏器，检偏器检测光的偏振态并发送到光电探测器，光电探测器将光信号转化为电信号，数据采集模块用于将采集的电信号转换为数字量，处理器对电信号做偏振传感数据分析，并对数据分析结果进行或运算。

在一个实施方式中，光源为窄带光源，脉冲发射器连接有第一窄带光源和第二窄带光源，第一窄带光源和第二窄带光源输出端与第一光波分复用器输入端连接。

光源为窄带光源，窄带光源设有第一窄带光源和第二窄带光源，第一窄带光源和第二窄带光源的光源波长分别为λ1和λ2，其用于将脉冲信号转化为波长为λ1和波长为λ2的脉冲光，并分别发向第一光波分复用器的λ1波长端口和λ2波长端口。第一光波分复用器用于将λ1端口收到的脉冲光和λ2端口收到的脉冲光合成一束复用光，并通过复用端口发给环行器。

优选地，检偏器为双偏振态检偏器，第二光波分复用器连接有第一双偏振态检偏器和第二双偏振态检偏器，第一双偏振态检偏器和第二双偏振态检偏器的输出端与光探连接。

检偏器为双偏振态检偏器，第二光波分复用器用于将后向散射光分离为波长为λ1和λ2的两束并分别发向第一双偏振态检偏器和第二双偏振态检偏器，第一双偏振态检偏器和第二双偏振态检偏器检测光的两个不同偏振态并分别发向两个不同的光电探测器，通过光电探测器将光信号转化为电信号。

优选地，双偏振态检偏器的两个待检偏振态夹角为45度，光源为半导体激光器，同时环行器为三端口环行器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1.本专利采用双偏振态检偏器对后向散射光的一部分分光进行双偏振态检偏，针对椭圆偏振光可以获得相较于单一偏振态检偏更为稳定的振动传感灵敏度。

2.本专利采用两束不同波长的光复用到传感光纤中，在针对部分形态的光进行某个夹角的双偏振态检偏时存在仍然效果不好的问题时具有一定弥补作用。

3.本专利采用两只不同波长的光源波分复用到同一束光，相较于CN106767961A中采用1个多波长激光器和放大器的组合，传感光总体能量一定的前提下，不使用光放大器可以避免光放大器的光浪涌问题。

附图说明

图1是本实用新型系统结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

本实用新型提供基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，脉冲发射器1用于向光源和数据采集模块2发出相同或同步的脉冲信号，数据采集模块2在脉冲发射器1发射脉冲信号后进行数据采集。数据采集模块2采集数据的时长T，采集时长T大于光在传感光纤中往返耗费的时间。

光源将脉冲信号转化为脉冲光并通过输出端发射到第一光波分复用器4，第一波分复用器的复用端口与环行器的第一端口相连，同时环行器5通过第二端口连接有传感光纤，环行器5的第三端口与第二光波分复用器6连接。

第二光波分复用器6连接连接有检偏器，检偏器检测光的偏振态并发送到光电探测器，光电探测器将光信号转化为电信号，数据采集模块2用于将采集的电信号转换为数字量，处理器对电信号做偏振传感数据分析，并对数据分析结果进行或运算。

本实施例中，传感光纤为单模光纤，传感光纤在远离环行器第二端口的末端被斜面切断，用于在光纤末端降低光在断面的反射。

本实施例中，双偏振态检偏器的两个待检偏振态夹角为45度，光源为半导体激光器，同时环行器为三端口环行器。

传感光纤在远离环行器第二端口的末端被斜面切断，用于在光纤末端降低光在断面的反射。

实施例2：

本实施例与实施例1相似，不同之处在于，本实施例中，光源为窄带光源，脉冲发射器1连接有第一窄带光源31和第二窄带光源32。第一窄带光源31和第二窄带光源32的光源波长分别为λ1和λ2，用于将脉冲信号转化为波长为λ1和波长为λ2的脉冲光，脉冲光发送到第一光波分复用器4的λ1波长端口和λ2波长端口。

第一光波分复用器4将λ1端口收到的脉冲光和λ2端口收到的脉冲光合成一束复用光，并通过复用端口发给环行器。

环行器环行器为三端口环行器，光环行走向为第一端口至第二端口至第三端口。第一端口与第一光波分复用器4连接，第二端口与传感光纤连接，第三端口与第二光波分复用器6连接。

检偏器为双偏振态检偏器，第二光波分复用器6连接有第一双偏振态检偏器71和第二双偏振态检偏器72，第一双偏振态检偏器71和第二双偏振态检偏器72分别连接有两个不同的光电探测器，通过光电探测器将光信号转化为电信号。

光电探测器的输出端与数据采集模块2的输入端连接，数据采集模块2采集电信号，采集的电信号经过处理器处理，进行偏振传感数据分析。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，包括有脉冲发射器，所述脉冲发射器的输出端分别与光源和数据采集模块连接，光源的输出端与第一光波分复用器连接，第一光波分复用器连接有环行器，所述环行器连接有传感光纤；所述环行器还连接有第二光波分复用器，所述第二光波分复用器与检偏器连接，检偏器通过光电探测器与数据采集模块输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，所述光源为窄带光源，所述脉冲发射器连接有第一窄带光源和第二窄带光源，所述第一窄带光源和第二窄带光源输出端与第一光波分复用器输入端连接。

3.根据权利要求2所述的基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，所述检偏器为双偏振态检偏器，所述第二光波分复用器连接有第一双偏振态检偏器和第二双偏振态检偏器，所述第一双偏振态检偏器和第二双偏振态检偏器的输出端与光探连接。

4.根据权利要求3所述的基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，所述双偏振态检偏器的两个待检偏振态夹角为45度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，所述光源为半导体激光器。

6.根据权利要求1至4任一项所述的基于波分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，所述环行器为三端口环行器。