融合COTDR的长距离相干检测布里渊光时域分析仪

摘要

本发明公开了一种融合COTDR的长距离相干检测布里渊光时域分析仪，包括窄线宽激光器，两个耦合器，微波信号源，电光调制器，隔离器，长距离传感光纤，光环形器，3dB耦合器，脉冲调制器，掺铒光纤放大器，扰偏器，脉冲信号发生器，平衡光电探测器，电频谱分析仪，数据处理模块，声光调制器。本发明采用相干检测方法提高BOTDA的信噪比，采用双边带的探测方式来减小BOTDA系统的非局域效应，在无拉曼等光放大的情况下传感距离超过70km，本发明将COTDR融合到相干探测的BOTDA系统中，系统能工作在断点检测模式，有效克服传统BOTDA在传感光纤出现断点不能工作且无法对断点定位的缺点，增强了传感系统的适应能力和实用性。

主权项

一种融合COTDR的长距离相干检测布里渊光时域分析仪，其特征在于：包括窄线宽激光器(10)，第一耦合器(11)，第二耦合器(12)，微波信号源(14)，电光调制器(15)，隔离器(16)，长距离传感光纤(17)，光环形器(18)，3dB耦合器(19)，脉冲调制器(21)，掺铒光纤放大器(22)，扰偏器(23)，脉冲信号发生器(24)，平衡光电探测器(25)，电频谱分析仪(26)，数据处理模块(27)，声光调制器(30)；其中：所述窄线宽激光器(10)发出连续光经第一耦合器(11)分成两路连续光：第一路连续光、第二路连续光，其中，第一路连续光经由脉冲信号发生器(24)控制的脉冲调制器(21)调制成泵浦脉冲光，所述泵浦脉冲光经掺铒光纤放大器(22)放大到所需光功率后，经扰偏器(23)由光环形器(18)的第1端口注入光环形器(18)，然后由光环形器(18)的第2端口输出至长距离传感光纤(17)的B端口进入长距离传感光纤(17)；第二路连续光经第二耦合器(12)再分成两路连续光：其中一路连续光经声光调制器(30)移频f1后作为本振光；另一路连续光经电光调制器(15)移频 f后作为探测信号光，移频量 f的值由微波信号源(14)控制,由电光调制器(15)调制的探测信号光具有对称的两个探测边带，两个探测边带经隔离器(16)后同时从长距离传感光纤(17)的A端注入长距离传感光纤(17)，与相向传输的泵浦脉冲光在长距离传感光纤(17)中发生受激布里渊散射作用，然后两个探测边带经光环形器(18)的第3端口进入3dB耦合器(19)与所述本振光相干混频后由平衡探测器(25)进行相干检测,所述电频谱分析仪(26)根据观测和采集平衡探测器(25)输出的中频电信号获取布里渊增益谱，所述数据处理模块(27)对电频谱分析仪(26)采集到的布里渊增益谱进行洛伦茨拟合得到沿光纤的布里渊频移分布，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。