用于布里渊传感的脉冲光源发生装置

摘要

本发明公开了一种用于布里渊传感的脉冲光源发生装置。本发明由连续光源系统、起偏器、偏振控制系统、脉冲光源调制系统组成，其中连续光源系统包括控制单元、DA转换模块、恒流驱动模块、恒温控制环节、电流和温度监测单元；偏振控制系统由偏振控制器、偏振电压控制单元组成；脉冲光源调制系统包括电脉冲调制信号发生电路、双电极串联结构电光调制器、电光调制器偏置电压控制单元、9:1分束器、检测光纤构成。本发明实现了连续光、偏振态、电光调制器偏置电压的自动调节，实现了高消光比脉冲光输出，为布里渊远距离测温和应变提供稳定的脉冲光源。

主权项

用于布里渊传感的脉冲光源发生装置，其所述的特征在于它由连续光源系统（1‑1）、起偏器（1‑2）、偏振控制系统（1‑3）、脉冲光源调制系统（1‑4）组成，其中连续光源系统（1‑1）包括中央控制单元（2‑1）、DA转换模块（2‑2）、恒流驱动模块（2‑3）、恒温控制环节（2‑4）、电流和温度监测单元（2‑5），连续光源系统（1‑1）通过设定流过恒流驱动模块（2‑3）的电流和恒温控制环节的工作温度，为后面的脉冲光源调制系统（1‑4）提供功率恒定和波长稳定的连续光；连续光经过起偏器（1‑2）后，实现输出偏振态单一的偏振光；偏振控制系统（1‑3）包括偏振控制器（3‑1）、偏振控制单元（3‑7）；偏振控制器为电压控制型偏振控制器，通过调节偏振控制电压大小使得内部的挤压装置产生不同的挤压力，并挤压内部光纤，使其产生双折射现象；偏振控制单元产生偏振控制电压，将该电压加载至偏振控制器，可实现输出光偏振态覆盖整个邦加球面，从而找到适合脉冲光源调制系统（1‑4）中电光调制器偏振态的线偏振光；脉冲光源调制系统（1‑4）包括电脉冲调制信号发生电路（3‑4）、双电极串联结构电光调制器（3‑3）、电光调制器偏置电压控制单元（3‑2）、9:1分束器（3‑5）、检测光纤（3‑6），其中双电极串联结构电光调制器（3‑3）有两路直流偏置电压输入端和两路调制信号输入端，两路直流偏置电压输入端用来调节其工作点的电压值，防止了因温度等变化导致其传输曲线漂移而引起的输出脉冲光消光比和功率变化，电光调制器偏置电压控制单元（3‑2）用于跟踪和判断双电光调制器的最佳工作点，并为电极串联结构电光调制器（3‑3）提供双路偏置电压；通过对偏振控制电压进行“电压扫描比对法”快速找到了最适合电光调制器偏振态的线偏振光；上述电压在输入到电光调制器和偏振控制器之前都经过了电压放大电路，达到了器件合适的控制电压，脉冲信号经过电脉冲调制信号发生电路（3‑4）后为双电极串联结构电光调制器（3‑3）提供脉冲调制信号，该调制信号的幅值等于电光调制器的半波电压值，实现高消光比脉冲光输出；双电极串联结构电光调制器（3‑3）输出经过9:1分束器后，90%输出端脉冲光为布里渊远距离测温/应变提供脉冲光源，10%输出端将通过检测光纤，光强转化为对应电压信号，电光调制器偏置电压控制单元（3‑2）中的FPGA读取经由AD芯片转化的数字信号，采用“步进‑跟踪算法”找到电光调制器的最佳工作点对应的直流偏置电压值，使得电光调制器工作在最佳工作点处，为实现远距离测温和应变提供稳定的脉冲光源；其连接关系是连续光系统的输出端连接至起偏器（1‑2）的输入端，起偏器的输出端连接至偏振控制器（3‑1）的输入端，为偏振控制器（3‑1）的提供线连续光，偏振控制器的输出端连接至双电极串联结构电光调制器的输入端，为其提供最适合电光调制器偏振态的线偏振光，电脉冲调制信号发生电路（3‑4）分别连接至电极串联结构电光调制器（3‑3）的两路调制信号输入端，电光调制器偏置电压控制单元（3‑2）中的两路直流偏置电压值分别连接至电光调制器（3‑3）的直流偏置电压输入端，用于调节其工作点；9:1分束器的10%输出端连接至电光调制器偏置电压控制单元中的光电探测器（PIN），通过I‑V转化电路和电压放大电路，最终通过FPGA采集光强对应的电压值，根据“步进‑跟踪”算法找到电光调制器的最佳工作点，保证输出脉冲光具有高消光比和稳定的功率，为实现远距离测温和应变提供必要的前提条件。