Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统及其时域定位方法

摘要

本发明公开了一种Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统及其时域相关定位方法。本系统由3个光纤耦合器与4根光纤构成的Sagnac干涉仪和Mach-Zehnder干涉仪的嵌套结构组成。Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分别与一个相干光源和两个光电探测器相连。本时域相关定位方法利用Sagnac干涉仪和Mach-Zehnder干涉仪检测到的扰动信号的互相关运算来确定扰动传播到传感光纤一端所用的时间。互相关曲线的最大值点的延迟时间对应该时间，由该时间确定扰动位置。本发明解决了传统Sagnac干涉仪分布光纤传感系统在定位距离受限和定位精度上的不足。

主权项

一种Sagnac/Mach‑Zehnder干涉仪分布光纤传感系统，包括一个光源(1)、一个信号处理系统(12)、一个Sagnac干涉仪和一个Mach‑Zehnder干涉仪，其特征在于所述Sagnac干涉仪和Mach‑Zehnder干涉仪通过一个第二耦合器(3)形成嵌套结构；所述嵌套结构是：由一个第一耦合器(2)的p2端口通过一根传感光纤(5)与所述第二耦合器(3)的p2端口相连，所述第二耦合器(3)的p1端口通过一根非传感光纤(6)与所述第一耦合器(2)的p3端口相连，构成所述Sagnac干涉仪；所述第一耦合器(2)的p2端口通过所述传感光纤(5)、所述第二耦合器(3)的p2端口、所述第二耦合器(3)的P4端口、第一连接光纤(7)与第三耦合器(4)的p2端口相连，构成所述Mach‑Zehnder干涉仪的干涉臂，所述第一耦合器(2)的p3端口通过所述非传感光纤(6)、所述第二耦合器(3)的p1端口、所述第二耦合器(3)的P3端口、第二连接光纤(8)与第三耦合器(4)的p3端口相连，构成所述Mach‑Zehnder干涉仪的参考臂；所述光源(1)经由所述第一耦合器(2)的p1端口输入所述Sagnac干涉仪；所述Sagnac干涉仪的输出经由所述第一耦合器(2)的p4端口先进入一个第一光电探测器(9)，经一个数据采集系统(11)，最后进入所述信号处理系统(12)；所述Mach‑Zehnder干涉仪的输出经由所述第三耦合器(4)的p1端口先进入一个第二光电探测器(10)，也经所述数据采集系统(11)，最后进入信号处理系统(12)；所述第一耦合器(2)、第二耦合器(3)和第三耦合器(4)都是3dB耦合器，且它们的p1端口与p2端口及p3端口与p4端口是直通的，p1端口与p3端口及p2端口与p4端口是交叉耦合的。