DE112020007387T5

DE112020007387T5 - Multiwellenlängen-laser zur synchronen überwachung von meerestemperatur und -druck

Info

Publication number: DE112020007387T5
Application number: DE112020007387.4T
Authority: DE
Inventors: Ying SHANG; Jiasheng NI; Chen Wang; Qian Guo; Zhiqiang Song; Wenan ZHAO; Sheng Huang; Chang Li; Bing CAO; Lei Lv
Original assignee: Laser Inst Of Shandong Academy Of Science; Laser Institute of Shandong Academy of Science
Current assignee: Laser Inst Of Shandong Academy Of Science; Laser Institute of Shandong Academy of Science
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2023-05-25
Also published as: WO2022006701A1; GB2612507A; US20230288272A1; GB2612507B

Abstract

Die vorliegende Anmeldung stellt einen Mehrwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck, der ein Impulssteuergerät verwendet, um ein von einer Breitspektrumlaserquelle ausgegebenes Breitspektrumlaserlicht in Impulslicht mit Breitspektrum umzuwandeln, und dann eine Phasenverschiebungsgittereinheit verwendet, um eine Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen aus dem Impulslicht mit Breitspektrum zu demodulieren. Das oben erwähnte Impulslicht, das von dem Laser ausgegeben ist, wird über einen Wellenlängenmultiplexer in eine Sensorfaser im Meerwasser gestrahlt, und das gestreute Licht wird über den Wellenlängenmultiplexer zu einem Steuerdemodulationsmodul zurückgeführt, das das oben erwähntes gestreutes Licht demoduliert, den dynamischen Druck in Abhängigkeit von einer Phasenänderung des Lichtsignals und die Meerwassertemperatur in Abhängigkeit von einer Wellenlängenänderung analysiert, so dass eine gleichzeitige Überwachung der beiden ermöglicht wird. Für den in diesem Ausführungsbeispiel bereitgestellten Laser kann die Breitspektrumlaserquelle ein kostengünstiger herkömmlicher Breitspektrumlaser sein. Gleichzeitig wird ein hochwertiges Impulslaserlicht-Spektrum durch die Demodulation des Breitspektrumlaserlichts mit dem Phasenverschiebungsgitter erhalten werden kann, da das Phasenverschiebungsgitter eine extrem schmale Bandbreite aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das technische Gebiet der Meeresumweltüberwachung, insbesondere auf einen Mehrwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck.
STAND DER TECHNIK
Da das Meer riesig ist und sich ständig verändert, stellt es einen wichtigen Faktor für Naturkatastrophen wie das globale Klima, Wasser, Dürre und Taifun dar. Daher ist die Meeresumwelt von großer Bedeutung für Wettervorhersagen und Katastrophenvorwarnungen. Unter anderem ist die Messung von Meerwassertemperatur und -druck von großer Bedeutung für das Studium der Ozeanografie und der Überwachung der Meeresumwelt. In den Bereichen der wissenschaftlichen Meeresforschung und des Militärs ist es beispielsweise notwendig, das Meerestemperaturprofil und dynamische Änderungen des Drucks frühzeitig zu erhalten.
Derzeit sind die meisten Überwachungsgeräte für Meerestemperatur und -druck elektrische Geräte, die meisten Probleme, wie z. B. teuer, sperrig, schwierig einzusetzen und anfällig für elektromagnetische Störungen haben. Darüber hinaus werden häufig diskrete elektronische Vorrichtungen zur Temperatur- und Drucküberwachung und Signalverarbeitung verwendet. Um eine großflächige Überwachung von Meeresgebieten zu erreichen, ist eine Vielzahl von kombinatorischen Sensorarrays erforderlich. Daher gibt es Probleme wie riesige Investitionen, komplexe Systeme und geringe Zuverlässigkeit und Schwierigkeiten bei der Datenkompatibilität und umfassenden Verarbeitung.
Im Hinblick darauf ist es notwendig, Meerestemperatur- und -drucküberwachungsgeräte mit starker Datenkompatibilität, niedrigen Kosten, kompakter Struktur und hochpräzisen In-situ-Messanforderungen stark zu entwickeln, um die Anforderungen der Meeresplanung und -entwicklung zu erfüllen. Die verteilte Lichtleitfasererfassungstechnologie ermöglicht eine kontinuierliche Erfassung und Messung der gemessenen physikalischen Größen, die entlang der Länge der optischen Faser verteilt sind, kann die Erfassungs- und Übertragungsfunktionen integrieren und ermöglicht sowohl eine kontinuierliche Messung von räumliche und zeitlichen mehrdimensionalen Verteilungszustandsinformationen der verteilten Umgebungsparameter entlang der gesamten Länge der Lichtleitfaser als auch eine Übertragung der verteilten Messinformationen in Echtzeit und zerstörungsfrei an ein Informationsverarbeitungszentrum. Gleichzeitig hat ein auf der verteilten Lichtleitfasererfassungstechnologie basierende Sensorsystem Vorteile wie eine einfache Struktur, eine bequeme Verwendung, niedrige Kosten für eine Signalerfassung pro Längeneinheit und eine hohen Kostenleistung. Daher wird diese Technik auf eine kontinuierliche räumliche Überwachung von Meerestemperatur und -druck angewendet.
In dem verteilten Lichtleitfaser-Sensorsystem ist die Mehrwellenlängen-Laserquelle ein Schlüsselgerät. Jedoch bleibt der Preis der bestehenden Mehrwellenlängen-Laserquelle hoch, was eine große Förderung der verteilten Lichtleitfaser-Erfassung stark beeinträchtigt. Die kostengünstige Mehrwellenlängen-Laserquelle mit Hochleistung ist zu einem dringenden Problem geworden, das von Fachleuten gelöst werden muss.
OFFENBARUNG DER ANMELDUNG
Angesichts der obigen Probleme stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung einen Mehrwellenlängen-Laser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck bereit.
Der Mehrwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck, der in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird, umfasst in einer ersten Implementierungsweise:

eine Breitspektrumlaserquelle zum Ausgeben eines Breitspektrumlaserlichts;
ein Impulssteuergerät zum Umwandeln des von der Breitspektrumlaserquelle ausgegebenen Breitspektrumlaserlicht in Impulslicht mit Breitspektrum;
eine Phasenverschiebungsgittereinheit zum Demodulieren einer Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen, die in zeitlicher Folge angeordnet sind, aus dem Impulslicht mit Breitspektrum.

In einer zweiten Implementierungsweise umfasst der Laser ferner einen ersten Wellenlängenmultiplexer, wobei:

der erste Wellenlängenmultiplexer über einen ersten Anschluss mit einem Ausgang des Impulssteuergeräts verbunden ist, über einen zweiten Anschluss mit der Phasenverschiebungsgittereinheit verbunden ist und über einen dritten Anschluss die Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen ausgibt, die in zeitlicher Folge angeordnet sind; und
die Phasenverschiebungsgittereinheit eine Lichtleitfaser umfasst, auf der mehrere reflektierende Phasenverschiebungsgitter mit unterschiedlichen Wellenlängen des zentralen Fensters angeordnet sind.

In einer dritten Implementierungsweise umfasst der Laser ferner einen ersten Wellenlängenmultiplexer, wobei:

der erste Wellenlängenmultiplexer über einen ersten Anschluss mit einem Ausgang des Impulssteuergeräts verbunden ist, über einen zweiten Anschluss mit der Phasenverschiebungsgittereinheit verbunden ist und über einen dritten Anschluss die Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen ausgibt, die in zeitlicher Folge angeordnet sind; und
die Phasenverschiebungsgittereinheit eine Mehrzahl von Lichtleitfasern umfasst, von denen jede mit einem reflektierenden Phasenverschiebungsgitter versehen ist, wobei die Phasenverschiebungsgitter auf jeweilgen Lichtleitfasern jeweils unterschiedliche Wellenlängen des zentralen Fensters aufweisen.

In einer vierten Implementierungsweise umfasst der Laser ferner einen ersten Wellenlängenmultiplexer, wobei die Phasenverschiebungsgittereinheit eine Mehrzahl von Lichtleitfasern umfasst, von denen jede mit einem transmittierenden Phasenverschiebungsgitter versehen ist, und wobei die Phasenverschiebungsgitter auf jeweilgen Lichtleitfasern jeweils unterschiedliche Wellenlängen des zentralen Fensters aufweisen; und der erste Wellenlängenmultiplexer über einen ersten Anschluss mit einem Ausgang des Impulssteuergeräts verbunden ist und über einen zweiten Anschluss mit einem Ende jeder Lichtleitfaser verbunden ist.
In einer fünften Implementierungsweise umfasst der Laser ferner einen Signalverstärker, wobei:

der Signalverstärker verwendet wird, um die Amplitude der Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlichener Wellenlängen zu verstärken und dann auszugeben.

In einer sechsten Implementierungsweise ist der Signalverstärker ein Erbium-dotierter Lichtleitfaserverstärker oder ein Ytterbium-dotierter Lichtleitfaserverstärker.
In einer siebten Implementierungsweise ist das Impulssteuergerät ein elektrooptischer Modulator und/oder ein akusto-optischer Modulator.
Aus dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass der Mehrwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck, der in diesem Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird, das Impulssteuergerät verwendet, um das von der Breitspektrum laserquelle ausgegebene Breitspektrumlaserlicht in Impulslicht mit Breitspektrum umzuwandeln, und dann die Phasenverschiebungsgittereinheit verwendet, um eine Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen aus dem Impulslicht mit Breitspektrum zu demodulieren. Das oben erwähnte Impulslicht, das von dem Laser ausgegeben ist, wird über den Wellenlängenmultiplexer in die Sensorfaser im Meerwasser gestrahlt, und das gestreute Licht wird über den Wellenlängenmultiplexer zu dem Steuerdemodulationsmodul zurückgeführt, das das oben erwähntes gestreutes Licht demoduliert, den dynamischen Druck in Abhängigkeit von einer Phasenänderung des Lichtsignals und die Meerwassertemperatur in Abhängigkeit von einer Wellenlängenänderung analysiert, so dass eine gleichzeitige Überwachung der beiden ermöglicht wird. Für den in diesem Ausführungsbeispiel bereitgestellten Laser kann die Breitspektrumlaserquelle ein kostengünstiger herkömmlicher Breitspektrumlaser sein. Gleichzeitig wird ein hochwertiges Impulslaserlicht-Spektrum durch die Demodulation des Breitspektrumlaserlichts mit dem Phasenverschiebungsgitter erhalten werden kann, da das Phaseverschiebungsgitter eine extrem schmalen Bandbreite aufweist.
Figurenliste
Um die technische Lösung der vorliegenden Erfindung deutlicher zu veranschaulichen, werden die beiliegenden Zeichnungen, die in den Ausführungsformen verwendet werden, nachstehend kurz eingeführt. Offensichtlich können für den Durchschnittsfachmann unter der Prämisse, keine kreative Arbeit zu zahlen, weitere Zeichnungen auch aus diesen Zeichnungen abgeleitet werden.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines ersten Mehrwellenlängenlasers, der in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines zweiten Mehrwellenlängenlasers, der in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines dritten Mehrwellenlängenlasers, der in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Laserspektrum, das von dem Mehrwellenlängenlaser in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung ausgegeben wird und in zeitlicher Folge angeordnet ist;
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur einer kontinuierlichen Raumüberwachungsvorrichtung für Meerestemperatur und -druck, die in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines ersten Steuerdemodulationsmoduls, das in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines zweiten Steuerdemodulationsmoduls, das in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines dritten Steuerdemodulationsmoduls, das in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ANMELDUNG
Nun wird ausführlich auf das beispielhafte Ausführungsbeispiel Bezug genommen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wenn sich die folgende Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, beziehen sich dieselben Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungen auf dieselben oder ähnliche Elemente, sofern nicht anders angegeben. Die in dem folgenden beispielhaften Ausführungsbeispiel beschriebenen Ausführungsformen stellen nicht alle Ausführungsformen dar, die mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmen. Vielmehr sind sie lediglich Beispiele für Vorrichtungen und Verfahren, die mit Aspekten der Erfindung übereinstimmen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen angegeben sind.
Der in diesem Ausführungsbeispiel bereitgestellte Mehrwellenlängenlaser umfasst eine Breitspektrum laserquelle, ein Impulssteuergerät und eine Phasenverschiebungsgittereinheit, wobei das Impulssteuergerät verwendet wird, um das von der Breitspektrumlaserquelle ausgegebene Breitspektrumlaserlicht in Impulslicht mit Breitspektrum umzuwandeln, und die Phasenverschiebungsgittereinheit verwendet wird, um eine Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen zu demodulieren.
Ein Phasenverschiebungsgitter (PSFBG, Phase Shifted Fiber Bragg Grating) in der Phasenverschiebungsgittereinheit kann eine Reflexion oder Transmission von Laserlicht realisieren, und die Bandbreiten seines Transmissionsspektrums und seines Reflexionsspektrums sind extrem schmal. Bei dieser Ausführung wird gemäß der Demodulation von Laserlicht durch das oben erwähnte Phasenverschiebungsgitter eine Gitterlichtleitfaser in ein transmittierendes Phasenverschiebungsgitter und ein reflektierendes Phasenverschiebungsgitter unterteilt. Ausgehend von den oben genannten Typen von Phasenschiebergittern können die Breitspektrumlaserquelle, das Impulssteuergerät und die Phasenschiebergittereinheit im Mehrwellenlängenlaser drei unterschiedliche Bauformen aufweisen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines ersten Mehrwellenlängenlasers, der in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird. Wie in 1 gezeigt, umfasst der Mehrwellenlängenlaser eine Breitspektrumlaserquelle 101, ein Impulssteuergerät 102, einen ersten Wellenlängenmultiplexer 103 und eine Phasenverschiebungsgittereinheit 104.
Dabei ist ein Ausgang der Breitspektrumlaserquelle 101 mit einem Eingang des Impulssteuergeräts 102 verbunden, um Breitspektrumlaserlicht mit einer kleinen Kohärenzlänge an das Impulssteuergerät 102 auszugeben, beispielsweise Licht mit einer Linienbreite von mehreren hundert MHz oder mehr. Das Impulssteuergerät 102 kann ein elektrooptischer Modulator, ein akusto-optischer Modulator oder eine Kombination aus beiden sein. Das Impulssteuergerät 102 wandelt das Breitspektrumlaserlicht in Impulslicht mit Breitspektrum basierend auf seinem empfangenen Impulssteuersignal um. Wenn beispielweise das Impulssteuersignal einen niedrigen Pegel hat, gibt das Impulssteuergerät 102 kein Licht aus, und wenn das Impulssteuersignal einen hohen Pegel hat, gibt das Impulssteuergerät 102 Licht aus, wodurch eine Ausgabe eines Impulssignals mit breitem Spektrum realisiert wird. Dabei kann das von dem Impulssteuergerät 102 empfangene Impulssteuersignal durch das Impulssteuersignalmodul gesteuert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Ausführungsbeispiel, da das von der Impulssteuerung 102 empfangene Lasersignal Breitspektrum laserlicht ist, das von ihm ausgegebene Impulssignal als Impulslicht mit breitem Spektrum bezeichnet wird.
Der erste Wellenlängenmultiplexer 103 ist über einen ersten Anschluss W1 mit dem Ausgang des Impulssteuergeräts 102 verbunden, und über einen zweiten Anschluss W2 mit der Phasenverschiebungsgittereinheit 104 verbunden. Das von dem Impulssteuergerät 102 ausgegebene Impulslicht mit breitem Spektrum geht durch den ersten Anschluss W1 und den zweiten Anschluss W2 des ersten Wellenlängenmultiplexers 103. Die Phasenverschiebungsgittereinheit umfasst eine Lichtleitfaser, auf der mehrere reflektierende Phasenverschiebungsgitter mit unterschiedlichen Wellenlängen des zentralen Fensters angeordnet sind. Beispielsweise sind in diesem Ausführungsbeispiel n Phasenverschiebungsgitter in einer mit Erbium dotierten Lichtleitfaser eingraviert, und die Wellenlängen des zentralen Fensters sind jeweils λ₁, λ₂, λ₃, λ₄, λ₅, λ₆···λ_n-1, λ_n. Das von dem Impulssteuergerät 102 ausgegebe Impulslicht mit breitem Spektrum wird über den ersten Wellenlängenmultiplexer 103 in die Lichtleitfaser eintritt. Nach Passieren von PSFBG1 wird ein Impulslicht mit einer Wellenlänge λ₁ demoduliert und geht über den zweiten Anschluss W2 des ersten Wellenlängenmultiplexers 103 zu seinem dritten Ansschluss W3 zurück. Das Licht anderer Wellenlängen wird zu PSFBG2 über die Lichtleitfaser (in diesem Ausführungsbeispiel wird als Verzögerungslichtleitfaser bezeichnet) zwischen PSFBG1 und PSFBG2 übertragen. Nach Passieren von PSFBG2 wird ein Impulslicht mit einer Wellenlänge λ₂ demoduliert und geht über den zweiten Anschluss W2 des ersten Wellenlängenmultiplexers 103 zu seinem dritten Ansschluss W3 zurück. In ähnlicher Weise wird nach Passieren der verbleibenden PSFBG Impulslicht anderer Wellenlängen demoduliert und dann ein Laserspektrum mit unterschiedlichen Wellenlängen erhalten, die in zeitlicher Folge angeordnet sind. Durch Einstellen der Länge der Verzögerungslichtleitfaser zwischen PSFBGs kann ein Zeitintervall zwischen Impulslicht mit unterschiedlichen Wellenlängen eingestellt werden.
Um das über den dritten Anschluss W3 des ersten Wellenlängenmultiplexers 103 ausgegebene Lichtsignal zu verstärken, ist wie in 2 gezeigt in diesem Ausführungsbeispiel auch ein Erbium-dotierter Lichtleitfaserverstärker 105 vorgesehen, wobei ein Ende des Erbium-dotierten Lichtleitfaserverstärkers 105 mit dem dritten Anschluss W3 des ersten Wellenlängenmultiplexers 103 verbunden ist, um die Amplituden von mehreren Impulslichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen, die von dem ersten Wellenlängenmultiplexer 103 ausgegeben werden, zu verstärken und auszugeben. In weiteren Ausführungsbeispielen können auch andere Arten von Verstärkern für Lichtsignal vorgesehen werden, wie zum Beispiel Ytterbium-dotierte Lichtleitfaserverstärker.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines zweiten Mehrwellenlängenlasers, der in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird. Wie in 2 gezeigt, unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem oben erwähnten Mehrwellenlängenlaser darin, dass die Phasenverschiebungsgittereinheit 104 aus mehreren Lichtleitfasern zusammengesetzt ist, wobei jede Lichtleitfaser mit einem reflektierenden Phasenverschiebungsgitter geätzt ist, und die Phasenverschiebungsgitter auf den Lichtleitfasern jeweils eine unterschiedliche Wellenlänge des zentralen Fensters aufweisen. Nachdem Licht in jede Lichtleitfaser über den zweiten Port W2 des ersten Wellenlängenmultiplexers 103 gestrahlt wurde, kann dadurch Impulslicht mit unterschiedlichen Wellenlängen erhalten werden. Außerdem kann durch Einstellen der Länge der Verzögerungslichtleitfaser in jeder Lichtleitfaser ein Laserspektrum mit verschiedenen Wellenlängen, die in zeitlicher Folge angeordnet sind, erhalten.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines dritten Mehrwellenlängenlasers, der in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird. Wie in 3 gezeigt, unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem zweiten Mehrwellenlängenlaser darin, dass das Phasenverschiebungsgitter auf der oben erwähnten Lichtleitfaser eine transmittierende Phasenverschiebungslichtleitfaser ist, und ferner der zweite Anschluss W2 des ersten Wellenlängenmultiplexers 103 in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Ende der Phasenverschiebungsgittereinheit 104 verbunden ist und das andere Ende mit dem Eingang des Erbium-dotierten Lichtleitfaserverstärkers 105 verbunden ist.
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Laserspektrum, das von dem Mehrwellenlängenlaser in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung ausgegeben wird und in zeitlicher Folge angeordnet ist. Wie in 4 gezeigt, gibt der von dem Mehrwellenlängenlaser 10 ausgegebene Lichtimpuls eine Sequenz von Wellenlängen □(λ₁, λ₂, λ₃, λ₄, λ₅, λ₆···λ_n-1, λ_n) in einer Zeitsequenz T (t1, t2, ..., tn-1, tn) aus, die folgenden Bedingungen erfüllen: $t_{n} - t_{n - 1} = L_{n} / v_{g} (n \geq 2)$
$t_{n} - t_{1} = W$
wobei Ln die Länge der n-ten Verzögerungslichtleitfaser ist, W die Impulsbreite des Impulssteuersignals ist und υ_g die Lichtübertragungsgeschwindigkeit im Lichtleitfasermedium ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass in anderen Ausführungsbeispielen die interne Struktur des Mehrwellenlängenlasers 10 auch eine kombinierte Struktur aus beliebigen zwei oder drei der oben erwähnten Ausführungsformen sein kann.
Basierend auf dem oben erwähnten Mehrwellenlängenlaser stellt dieses Ausführungsbeispiel auch eine kontinuierliche Raumüberwachungsvorrichtung für Meerestemperatur und -druck bereit. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur einer kontinuierlichen Raumüberwachungsvorrichtung für Meerestemperatur und -druck, die in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird. Wie in 5 gezeigt, umfasst die Vorrichtung einen Mehrwellenlängenlaser 10, einen zweiten Wellenlängenmultiplexer 20, eine Sensorfaser 30 und ein Steuerdemodulationsmodul 40. Ein von einem Impulssteuergerät im Mehrwellenlängenlaser 10 empfangene Impulssteuersignal kann von dem Steuerdemodulationsmodul 40 ausgegeben werden. Natürlich kann auch ein separates Impulssteuersignalausgabemodul vorgesehen sein.
Das Impulslicht mit unterschiedlichen Wellenlängen, das von dem Mehrwellenlängenlaser 10 ausgegeben ist, tritt in die Sensorfaser 30 über den zweiten Wellenlängenmultiplexer 20 ein. Die Sensorfaser 30 ist im Meerwasser angeordnet, wobei die Sensorfaser 30 vertikal direkt zum Meeresboden verlaufen kann. Die Sensorfaser 30 ist vertikal mit der Tiefwasser-Verankerungsvorrichtung auf dem Meeresboden verbunden. Die oben erwähnte Tiefwasser-Verankerungsvorrichtung kann einen Anker zum Festmachen eines Schiffes verwenden, der direkt mit dem unteren Ende der Sensorfaser 30 verbunden ist.
Die Sensorfaser 30 führt vertikal zum Meeresboden durch die Tiefwasser-Verankerungsvorrichtung, so dass die Temperaturverteilung und der Druck an einzelnen Punkten auf der Sensorfaser 30 auch das Temperaturfeld und die Druckverteilung sind, die vertikal entlang der Tiefe des Meeres verteilt sind. Die Sensorfaser 30 hat starke Meerwasser-Korrosionsbeständigkeit, Meerwasser-Seitendruckbeständigkeit und Zugfestigkeit unter einer Meeresoberfläche von mehr als 100.000 Metern.
Ferner hat das ausgegebene Impulslicht von dem in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Mehrwellenlängenlaser 10 eine geringe Kohärenzlänge. Um eine Interferenzeinstellung und -demodulation zu realisieren, verzichtet dieses Ausführungsbeispiel auf das herkömmliche Verfahren für eine Interferenz zwischen Rayleigh-Rückstreulicht und lokalem Laseroszillatorlicht, und nimmt das Verfahren für eine Selbstinterferenz des Rayleigh-Rückstreulichts an, um eine Signaldemodulation zu realisieren.
Thermische Störungen führen zu Inhomogenität in der Lichtleitfaserdichte und Verunreinigungen in der Lichtleitfaserkonzentration (wie Oxide mit inhomogenen Konzentrationen). Die beiden Situationen sind die Hauptgründe für die Inhomogenität im Brechungsindex der Lichtleitfaser, weil die Größe der inhomogenen Struktur in der Lichtleitfaser im Allgemeinen kleiner als die Wellenlänge des einfallenden Lichts ist. Wenn das einfallende Licht in der Sensorfaser 30 übertragen wird, tritt daher ein Rayleigh-Streuungsphänomen auf.
Unter der Annahme, dass die Leistung des in die Lichtleitfaser einfallenden Impulslichts P₀ ist, lautet die Leistung P_BS(L) des Rayleigh-Rückstreulichts am Abstand L vom Anfangsende der Sensorfaser 30: $P_{B S} (L) = \frac{1}{2} υ_{g} τ C_{R} α_{s} P_{0} e^{- 2 α L}$
In der Formel (3): υ_g ist die Übertragungsgeschwindigkeit von Licht in dem Lichtleitfasermedium, τ ist die Breite des in die Lichtleitfaser einfallenden Impulslichts, C_R der Rayleigh-Rückstreuungskoeffizient, d. h. das Verhältnis der Rayleigh-Rückstreuungsleistung zu der gesamten Rayleigh-Streuungsleistung, α_s ist der Rayleigh-Dämpfungskoeffizient, α ist der Lichtleitfaserdämpfungskoeffizient und L ist der Abstand vom Anfangsende der Lichtleitfaser zum Streupunkt.
Formel (3) ist die Streuungsleistung an verschiedenen Stellen auf der Sensorfaser 30. Durch Überwachen der Lichtleistung kann eine verteilte Messung der gesamten Faser realisiert werden, d.h. eine kontinuierliche räumliche Messung einer Größe.
Wenn sich die Temperatur an der Sensorfaser nicht ändert, sind die zu verschiedenen Zeiten gemessenen Rayleigh-Rückstreuungskurven gleich. Wenn sich die Temperatur an der Sensorfaser ändert, kann die Rayleigh-Rückstreuungskurve vor der Änderung der Temparatur durch Suchen der Frequenz des einfallenden Lichts wiederhergestellt werden.
Unter der Annahme, dass die Temperatur zum Anfangszeitpunkt a auf der Sensorfaser 30 25°C beträgt und die Frequenz v über den Mehrwellenlängenlasers 10 eingestrahlt wird, wird die Leistung des Rayleigh-Rückstreulichts Pa(v, z) auf der Sensorfaser erhalten. Zum Zeitpunkt b wird die Leistung des Rayleigh-Rückstreulichts Pb(v,z) auf die gleiche Weise gemessen. Änderen sich die Temperaturen an der Sensorfaser zum Zeitpunkt a und zum Zeitpunkt b nicht, dann ist Pb(v,z) gleich Pa(v,z). Ändern sich die Temperaturen oder Spannungen, dann ist Pb(v+Δv,z) gleich Pa(v,z), wenn die einfallende Frequenz v+Δv erreicht. Δv stellt die Menge von Frequenzänderung der einfallenden Frequenz dar, abgehängt von der Temperaturänderung an der Sensorfaser, was bedeutet, dass die Temperatur- oder Spannungsänderung an der Sensorfaser eine Bewegung der Leistung des Rayleigh-Rückstreulichts Pb(v,z) im Frequenzbereich bewirkt.
Zusammenfassend werden die zu den Zeitpunkten a und b erzeugten Leistungen des Rayleigh-Rückstreulichts Pa(v,z) und Pb(v,z) korreliert, und der Maximalwert der Korrelationsfunktion entspricht der Menge der Änderung der Frequenz des einfallenden Lichts. Daher können die Temperaturverteilungsinformationen auf der Sensorfaser 30 erhalten werden, indem die Spitzenfrequenz des Spektrums der Korrelationsfunktion berechnet wird. Das heißt, das Steuerdemodulationsmodul 40 kann die Temperaturverteilungsinformationen auf der Sensorfaser 30 in Abhängigkeit von der Änderung der Leistung des Rayleigh-Rückstreulichts des Impulslichts verschiedener Wellenlängen erhalten, die durch die Temperaturänderung an einzelnen Punkten auf der Sensorfaser 30 verursacht wird und kann weiter ein entlang der Tiefe des Meeres verteiltes Temperaturfeld erhalten.
Gleichzeitig tritt die Wellenlängenfolge des Rayleigh-Rückstreulichts in das Steuerdemodulationsmodul 40 ein, und die Phase der festen Wellenlänge in dem Rayleigh-Rückstreulicht wird demoduliert, d.h. der dynamische Druck von Meerwasser kann analysiert werden. Dabei nimmt dieses Ausführungsbeispiel gemäß unterschiedlichen Formen von Steuerdemodulationsmodulen ein PGC- (Phase Generated Carrier) oder ein 3-3-Koppler-Phasendemodulationsschema an, um die Phase der Selbstinterferenz des Rayleigh-Rückstreulichts zu demodulieren.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines ersten Steuerdemodulationsmoduls, das in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird. Wie in 6 gezeigt, wird in diesem Ausführungsbeispiel eine PGC-Demodulation auf der Grundlage des Michelson-Interferometers verwendet. Dieses Modul enthält hauptsächlich einen Koppler 411, einen ersten Interferenzarm 412, einen zweiten Interferenzarm 413, einen Faraday-Drehspiegel 414, 415, einen Photodetektor 416 und eine Erfassungs- und Verarbeitungseinheit 417, wobei:
Ein erstes Ende des Kopplers 411 ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Wellenlängenmultiplexers 20 verbunden, und ein zweites Ende ist jeweils mit einem Ende des ersten Interferenzarms 412 und des zweiten Interferenzarms 413 verbunden. Das andere Ende des ersten Interferenzarms 412 bzw. des zweiten Interferenzarms 413 ist mit einem Faraday-Drehspiegel 414, 415 verbunden. Zusätzlich ist ein Phasenmodulator 4121 auf dem ersten Interferenzarm 412 bereitgestellt, und ein Phasenanpassungsring 4131 ist auf dem zweiten Interferenzarm 4131 bereitgestellt. Die Länge L des Phasenanpassungsrings 4131 erfüllt die folgenden Bedingungen: L ≤ Lo/2, wobei Lo die Kohärenzlänge des Impulslichts ist. Selbstverständlich kann der Phasenanpassungsring 4131 auch auf dem ersten Interferenzarm 412 angeordnet sein.
Der Photodetektor 416 ist mit einem dritten Ende des Kopplers 411 verbunden und wird verwendet, um das von dem ersten Interferenzarm 412 und dem zweiten Interferenzarm 413 zurückgekehrte Rayleigh-Rückstreuinterferenzlicht zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Rayleigh-Rückstreuinterferenzlicht ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen. Die Erfassungs- und Verarbeitungseinheit 417 ist mit dem Photodetektor 416 verbunden und wird verwendet, um das von dem Photodetektor 416 ausgegebene elektrische Signal zu verarbeiten und die Phasenänderung eines Impulslichts einer Wellenlänge zu demodulieren, die durch ein Störsignal in der Sensorfaser verursacht wird, wodurch die Überwachung des Meerwasserdrucks realisiert wird. Außerdem wird die Überwachung der Meerwassertemperatur in Abhängigkeit von der Änderung der Leistung des Rayleigh-Rückstreulichts des Impulslichts verschiedener Wellenlängen realisiert, die durch die Temperaturänderungen verursacht.
Insbesondere kann für die Phasendemodulation gemäß dem Prinzip der Lichtkohärenz die Lichtintensität I auf dem Photodetektor 416 ausgedrückt werden als: $I = A + B c o s ϕ (t)$
In Formel (4): A ist eine von dem Interferometer ausgegebene durchschnittliche Lichtleistung, B ist eine Amplitude eines Interferenzsignals, B= κ A, κ ≤1 ist eine Sichtbarkeit von Interferenzstreifen, und Φ(t) ist eine Phasendifferenz des Interferometers. Wenn ϕ (t) =Ccos ω₀t + ϕ (t), kann Formel (2) geschrieben werden als: $I = A + Bcos [Ccos ω 0t + φ (t)]$
In Formel (5) ist Ccoscω₀t der Phasenträger, C die Amplitude und ω₀ die Trägerfrequenz; ϕ (t) =Dcos ω_st + Ψ (t), wobei Dcos ω_st die durch das Störsignal der Sensorfaser 30 verursachte Phasenänderung ist, D die Amplitude ist, ω_s die Frequenz eines Schallfeldsignals ist, Ψ(t) eine durch eine Umgebungsstörung verursachte langsame Änderung der Anfangsphase ist. Durch Erweitern von Formel (5) mit der Bessel-Funktion wird erhalten: $\begin{array}{l} I = A + B {[J_{0} (C) + 2 \sum_{k = 0}^{\infty} {(- 1)}^{k} J_{2 k} (C) cos 2 k ω_{0} t] cos ϕ (t) \\ - 2 [\sum_{k = 0}^{\infty} {(- 1)}^{k} J_{2 k + 1} (C) cos (2 k + 1) ω_{0} t] sin ϕ (t)} \end{array}$
In Formel (6) ist J_n(m) der Wert der Bessel-Funktion n-ter Ordnung unter einer Modulationstiefe von m. Wenn k = 0 bzw. 1, kann das beste Signal bzw. ein Doppelfrequenzsignal erhalten werden.
Beim mit der Bessel-Funktion erweiterten Interferometer-Ausgangsdetektorsignal I wird das Grundfrequenzsignal (das eine Amplitude von G aufweist) mit dem Doppelfrequenzsignal (das eine Amplitude von H aufweist) multipliziert. Um die Austastung und Verzerrung des Signals aufgrund einer Schwankung des externen Störsignals zu überwinden, wird eine differentielle Kreuzmultiplikation (DCM) an den beiden Signalen ausgeführt. Das Signal nach der differentiellen Kreuzmultiplikation wird durch differentielle Verstärkung und Integraloperation umgewandelt als $B^{2} {GHJ}_{1} (C) J_{2} (C) φ (t)$
Durch Einsetzen von φ(t) =Dcosω_st +Ψ(t) in Formel (5) wird erhalten: $B^{2} {GHJ}_{1} (C) J_{2} (C) [Dcos ω_{s} t + Ψ (t)]$
Das nach der Integration erhaltene Signal enthält ein zu testendes Signal Dcosω_st und externe Umgebungsinformation, wobei die letztere normalerweise ein sich langsam änderndes Signal mit einer großen Amplitude ist, das durch ein Hochpassfilter herausgefiltert werden kann. Damit ist die endgültige Ausgabe ist: $B^{2} {GHJ}_{1} (C) J_{2} (C) Dcos ω_{s} t$
Aus Formel (9) kann das Dcosω_st-Signal gelöst werden, das eine durch das Störsignal der Sensorfaser 30 verursachte Phasenänderung aufweist.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines zweiten Steuerdemodulationsmoduls, das in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird. Wie in 7 gezeigt, wird in diesem Ausführungsbeispiel ein 3×3-Koppler-Phasendemodulation auf der Grundlage des Michelson-Interferometers verwendet. Dieses Modul enthält hauptsächlich einen Koppler 424, einen ersten Interferenzarm 425, einen zweiten Interferenzarm 426, einen Faraday-Drehspiegel 427, 428, einen ersten Photodetektor 421, einen zweiten Photodetektor 422, einen dritten Photodetektor 423, einen zweiten Wellenlängenmultiplexer und eine Erfassungs- und Verarbeitungseinheit 429.
Ein erstes Ende des Kopplers 424 ist mit dem dritten Anschluss des zweiten Wellenlängenmultiplexers 20 verbunden, und ein zweites Ende ist jeweils mit einem Ende des ersten Interferenzarms 425 und des zweiten Interferenzarms 426 verbunden. Das andere Ende des ersten Interferenzarms 425 bzw. des zweiten Interferenzarms 426 ist mit einem Faraday-Drehspiegel 427, 428 verbunden. Zusätzlich ist ein Phasenmodulator 4261 auf dem zweiten Interferenzarm 426 bereitgestellt. Die Länge L des Phasenanpassungsrings 4261 erfüllt die folgenden Bedingungen: L ≤Lo/2, wobei Lo die Kohärenzlänge des Impulslichts ist. Selbstverständlich kann der Phasenanpassungsring 4261 auch auf dem ersten Interferenzarm 425 angeordnet sein.
Der erste Photodetektor 421, der zweite Photodetektor 422 und der dritte Photodetektor 423 sind alle mit dem Koppler 424 verbunden und werden verwendet, um das von dem ersten Interferenzarm 425 und dem zweiten Interferenzarm 426 zurückgekehrte Rayleigh-Rückstreuinterferenzlicht zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Rayleigh-Rückstreuinterferenzlicht ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen.
Das Rayleigh-Zurückstreulicht tritt über einen Zirkulator 20 in den Anschluss 2 des Kopplers 424 ein und wird durch den Anschluss 2 des Kopplers 424 in zwei Lichtsignale aufgeteilt. Ein Lichtstrahl tritt in den Anschluss 4 des Kopplers 424 ein und kehrt über den ersten Interferenzarm 425 und den Faraday-Drehspiegel 427 zum Anschluss 4 des Kopplers 424 zurück. Ein anderer Lichtstrahl tritt in den Anschluss 6 des Kopplers 424 ein und kehrt über den zweiten Interferenzarm 426 und den Faraday-Drehspiegel 428 zum Anschluss 6 des Kopplers 424 zurück. Die zwei Lichtstrahlen kombinieren am Koppler 424 zu einer Interferenz. Das Rayleigh-Rückstreuinterferenzlicht tritt in den ersten Photodetektor 421 und den dritten Photodetektor 423 über den Anschluss 1 und den Anschluss 3 des Kopplers 424 ein. Das Rayleigh-Rückstreuinterferenzlicht tritt über den Anschluss 2 des Kopplers 424 und über den zweiten Wellenlängenmultiplexer 20 in den zweiten Photodetektor 422 ein.
Die von den drei Detektoren erfasste Lichtintensität lautet: $I_{p} = D + I_{0} cos [ϕ (t) - (p - 1) \times (2 π / 3)], p = 1,2,3$
In Formel (10) gilt: Φ(t) = ϕ(t) + ψ(t); wobei D eine DC-Komponente des Störsignals ist; I₀ eine Amplitude einer AC-Komponente des Störsignals ist; p die Seriennummer des vom Detektor empfangene Lichtsignal ist, p= 1, 2, 3; ϕ(t) ein durch das Störsignal verursachtes Phasendifferenzsignal; und ψ(t) ein durch das Umgebungsrauschen verursachtes Phasendifferenzsignal ist.
Dann wird mit der Erfassungs- und Verarbeitungseinheit 429 eine Phasendemodulation an den von den drei Detektoren empfangenen Lichtsignalen ausgeführt, wodurch eine Phasenänderung des Impulslichts einer Wellenlänge erhalten wird, die durch das Störsignal in der Sensorfaser 30 verursacht wird. Zusätzlich wird die Erfassungs- und Verarbeitungseinheit 429 auch für die durch die Temperaturänderung verursachte Änderung der Leistung des Rayleigh-Rückstreulichts des Impulslichts verschiedener Wellenlängen verwendet.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Grundstruktur eines dritten Steuerdemodulationsmoduls, das in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird. Wie in 8 gezeigt, wird in diesem Ausführungsbeispiel eine PGC-Phasendemodulation basierend auf einem Mach-Zehnder-Interferometer verwendet. Das Modul enthält hauptsächlich einen ersten Interferenzarm 431, einen zweiten Interferenzarm 432, einen Photodetektor 433 und eine Erfassungs- und Verarbeitungseinheit 434.
Der dritte Anschluss des zweiten Wellenlängenmultiplexers 20 ist jeweils mit einem Ende des ersten Interferenzarms 431 und des zweiten Interferenzarms 432 verbunden, und das andere Ende des ersten Interferenzarms 431 bzw. des zweiten Interferenzarms 432 ist mit dem Photodetektor 433 verbunden. Zusätzlich ist ein Phasenanpassungsring 4321 auf dem zweiten Interferenzarm 432 angeordnet. Die Länge L des Phasenanpassungsrings 4321 erfüllt die folgenden Bedingungen: L ≤ Lo/2 , wobei Lo die Kohärenzlänge des Impulslichts ist. Natürlich kann der Phasenanpassungsring 4321 auch auf dem ersten Interferenzarm 431 angeordnet werden.
Der Photodetektor 433 wird verwendet, um das von dem ersten Interferenzarm 431 und dem zweiten Interferenzarm 432 ausgegebene Rayleigh-Rückstreuinterferenzlicht zu empfangen und ein entsprechendes elektrisches Signal in Abhängigkeit von dem Rayleigh-Rückstreuinterferenzlicht zu erzeugen. Die Erfassungs- und Verarbeitungseinheit 434 ist mit dem Photodetektor 433 verbunden und wird verwendet, um das vom Photodetektor ausgegebene elektrische Signal zu verarbeiten und die Phasenänderung des Impulslichts einer Wellenlänge, die durch das Störsignal in der Sensorfaser verursacht wird, und die Änderung in der Leistung des Rayleigh-Rückstreulichts des impulslichts verschiedener Wellenlängen, die durch die Temperaturänderung verursacht wird, zu demodulieren.
Jedes Ausführungsbeispiel in dieser Beschreibung wird auf eine fortschreitende Weise beschrieben. Gleiche und ähnliche Teile in einzelnen Ausführungsbeispielen können aufeinander bezogen werden. Jedes Ausführungsbeispiel konzentriert sich auf die Unterschiede zu anderen Ausführungsbeispielen.
Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten aus der Betrachtung der Beschreibung und der Praxis der hierin erfundenen Erfindung leicht ersichtlich sein. Diese Anmeldung soll alle Modifikationen, Verwendungen oder Anpassungen der vorliegenden Erfindung abdecken, die den allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Erfindung folgen und Allgemeinwissen oder herkömmliche technische Mittel auf dem technischen Gebiet umfassen, das nicht durch die vorliegende Erfindung erfunden wurde. Die Beschreibung und die Ausführungsbeispiele sind nur als beispielhaft anzusehen, wobei der wahre Umfang und Geist der Erfindung durch die folgenden Ansprüche angegeben wird.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die genauen Konstruktionen beschränkt ist, die oben beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wurden, und dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von deren Umfang abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims

Mehrwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrwellenlängenlaser eine Breitspektrum laserquelle, ein Impulssteuergerät und eine Phasenverschiebungsgittereinheit umfasst, wobei: die Breitspektrumlaserquelle zum Ausgeben eines Breitspektrumlaserlichts verwendet wird; das Impulssteuergerät zum Umwandeln des von der Breitspektrumlaserquelle ausgegebenen Breitspektrumlaserlicht in ein Impulslicht mit einem Breitspektrum verwendet wird; die Phasenverschiebungsgittereinheit zum Demodulieren einer Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen, die in zeitlicher Folge angeordnet sind, aus dem Impulslicht mit dem Breitspektrum verwendet wird.
Multiwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ferner einen ersten Wellenlängenmultiplexer umfasst, wobei: der erste Wellenlängenmultiplexer über einen ersten Anschluss mit einem Ausgang des Impulssteuergeräts verbunden ist, über einen zweiten Anschluss mit der Phasenverschiebungsgittereinheit verbunden ist und über einen dritten Anschluss die Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen ausgibt, die in zeitlicher Folge angeordnet sind; und die Phasenverschiebungsgittereinheit eine Lichtleitfaser umfasst, auf der mehrere reflektierende Phasenverschiebungsgitter mit unterschiedlichen Wellenlängen des zentralen Fensters angeordnet sind.
Multiwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ferner einen ersten Wellenlängenmultiplexer umfasst, wobei: der erste Wellenlängenmultiplexer über einen ersten Anschluss mit einem Ausgang des Impulssteuergeräts verbunden ist, über einen zweiten Anschluss mit der Phasenverschiebungsgittereinheit verbunden ist und über einen dritten Anschluss die Mehrzahl von impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen ausgibt, die in zeitlicher Folge angeordnet sind; und die Phasenverschiebungsgittereinheit eine Mehrzahl von Lichtleitfasern umfasst, von denen jede mit einem reflektierenden Phasenverschiebungsgitter versehen ist, wobei die Phasenverschiebungsgitter auf jeweilgen Lichtleitfasern jeweils unterschiedliche Wellenlängen des zentralen Fensters aufweisen.
Mehrwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ferner einen ersten Wellenlängenmultiplexer umfasst, wobei die Phasenverschiebungsgittereinheit eine Mehrzahl von Lichtleitfasern umfasst, von denen jede mit einem transmittierenden Phasenverschiebungsgitter versehen ist, und wobei die Phasenverschiebungsgitter auf jeweilgen Lichtleitfasern jeweils unterschiedliche Wellenlängen des zentralen Fensters aufweisen; und der erste Wellenlängenmultiplexer über einen ersten Anschluss mit einem Ausgang des Impulssteuergeräts verbunden ist und über einen zweiten Anschluss mit einem Ende jeder Lichtleitfaser verbunden ist.
Multiwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser auch einen Signalverstärker umfasst, wobei: der Signalverstärker verwendet wird, um die Amplitude der Mehrzahl von Impulslichtern unterschiedlicher Wellenlängen zu verstärken und dann auszugeben.
Multiwellenlängenlaser zur gleichzeitigen Überwachung von Meerestemperatur und -druck nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverstärker ein Erbium-dotierter Lichtleitfaserverstärker oder ein Ytterbium-dotierter Lichtleitfaserverstärker ist.
Multiwellenlängenlaser zur synchronen Überwachung von Meerestemperatur und -druck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulssteuergerät ein elektrooptischer Modulator und/oder ein akusto-optischer Modulator ist.