本实用新型专利技术公开了一种用于布里渊传感的脉冲光源发生装置。本实用新型专利技术由连续光源系统、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中央控制单元、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。本实用新型专利技术实现了连续光、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。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种用于布里渊传感的脉冲光源发生装置。
技术介绍
布里渊传感技术因能同时传递温度和应变两个变量而被广泛的应用在大型油田、天然气运输线路、煤矿等方面的安全监测，其工作环境恶劣、传输线路远、信号解调难度大，对于脉冲光信号源的性能要求高，脉冲信号的高消光比和稳定性是影响其性能的主要参数。为此，高消光比和高稳定性是实现布里渊传感的重要保证。传统的脉冲光发生装置主要利用三环片手动调节光的偏正态，同时电光调制没有实现闭环控制，电光控制器偏置电压随温度等因素发生漂移，不能实现高消光比输出。脉冲光发生装置各个部分比较独立，并没有实现整个装置的自动控制。三环片偏振控制器采用机械式调节，使用过程中要求对光线进行对轴、聚焦等操作，较为繁琐；同时存在反射损耗大、对波长很敏感、自动化程度低等缺点，很难准确的获得适合电光调制器偏振态的线偏振光。在连续光源系统中，流入激光器的电流和工作温度的微小变化，将会引起激光器输出光功率和光波长的漂移，因此保证流入激光器电流稳定和工作温度的稳定也至关重要。对于脉冲光源的调制，电光调制器工作点电压的漂移，使得光功率和消光比下降，从而影响分布式温度（或应变）测量，因此电光调制器直流偏置电压应始终处于最佳工作点。
技术实现思路
针对
技术介绍
的不足，本技术的目的在于提供一种脉冲光源发生装置。本技术所采取的技术方案为：本技术由连续光源系统、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恒流驱动模块、恒温控制环节，连续光源系统通过设定流过恒流驱动模块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提供功率恒定和波长稳定的连续光；连续光经过起偏器后，输出偏振态单一的偏振光。偏振控制系统包括偏振控制器、偏振控制单元；偏振控制器为电压控制型偏振控制器，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。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，其中双电极串联结构电光调制器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，电光调制器偏置电压控制单元用于跟踪和判断双电极串联结构电光调制器的最佳工作点，并为双电极串联结构电光调制器提供双路偏置电压；脉冲信号经过电脉冲调制信号发生电路后为双电极串联结构电光调制器提供脉冲调制信号；双电极串联结构电光调制器输出经过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。与技术背景相比，本技术的有益效果是：该装置能够自动化工作，采用了恒流控制、温度控制保证了连续光输出的稳定；消除了机械式调节偏振态的过程中步骤繁琐、对轴和聚焦困难、插入损耗等缺陷，实现了对偏振态偏振电压和电光调制器的工作点自动调节。附图说明图1是本技术的脉冲光源发生装置的总示意图；图2是本技术的脉冲光源发生装置中连续光系统的示意图；图3是本技术的脉冲光源发生装置中脉冲光调制和偏振控制模块的示意图；图4是本技术的脉冲光源发生装置实现框图示意图；图5是本技术的脉冲光源发生装置相关电路具体实现示意图；图6是输出脉冲光与电光调制器工作点偏移和脉冲电平大小关系的示意图。具体实施方式如图1所示为本技术的脉冲光源发生装置的总示意图，该装置包括连续光源系统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。连续光源系统通过设定流入激光器的电流和参考温度，保证输出的连续光功率和波长的稳定。如图2是本技术的脉冲光源发生装置中连续光系统的示意图，该系统包括中央控制单元2-1、DA转换电路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。图3是本技术的脉冲光源发生装置中脉冲光调制和偏振控制模块的示意图，包括偏振控制器3-1、偏振控制单元3-7、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。偏振控制系统包括偏振控制器、偏振电压控制单元，偏振控制器为电控型偏振控制器，通过调节偏振电压，从而找到适合电光调制器偏振态的线偏振光。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；其中双电极串联结构电光调制器有两路直流偏置电压输入端和两路调制信号输入端，两路偏置电压用来控制电光调制器的工作点，实时修正电光调制器的工作点；电光调制器偏置电压控制单元为双电极串联结构电光调制器提供两路直流偏置电压，电脉冲信号经过电脉冲信号发生电路为双电极串联结构电光调制器提供调制信号。所述的电光调制器偏置电压控制单元以NIOSII为核心处理器，包括I/V转换电路、电压放大电路、电脉冲发生电路、A/D模数转换电路、D/A数模转换电路，其中I/V转换电路是将PIN光电探测器产生的电流信号转为电压信号，该电压信号经过电压放大电路后，由A/D模数转换电路把电压信号转为数字信号，最终由FPGA读取，对于输出的直流偏置电压和偏振控制电压，由FPGA通过D/A转换电路转为模拟电压，该电压经过电压放大电路放大到适合的电压值。所述的偏振控制器是一款挤压型电动偏振控制器，偏振控制端和供电采用DB9标准接口与外部连接，无需外部连接高压驱动电路，优选采用型号为JW3309A型高速偏振控制器。所述的电脉冲调制信号发生电路采用是一种高速低侧驱动芯片，优选TI公司的LM5134芯片，用于产生大电流的电脉冲信号。所述的高速PIN光电探测器采用InGaAs/InPPIN光电探测器；所述的FPGA采用EP4CE6E22C8N；具体的实施主要分为三个步骤：（1）应用连续光源系统获得光功率和光波长都稳定的连续光；（2）寻找电光调制器的半波电压值和最佳工作点，在此基础上，调节偏振电压大小，寻找适合电光调制器偏振态的线偏振光。（3）利用电脉冲调制信号发生电路获得电压等于半波电压值的高速脉冲，并加载到电光调制器的脉冲输入端，实现高消光比输出。对于步骤（1），如图2所示，在连续光源系统中，PC机通过串口向中央控制单元2-1中的中央处理器发送指令和数据，用于设定流过激光器的电流和工作温度，恒流驱动模块2-3采用了积分反馈电路，并结合电流限制电路，根据积分电路的特点，使得输出电流始终保持在设定值，电流限制电路中可以设定电路的最大输出电流值，防止电流过大而烧毁激光器，恒温控制环节2-4中的半导体激光器内部集成了半导体制冷片（TEC）和负温度系数热敏电阻（NTC），温度控制采用温度控制芯片MAX1978，通过DA设定工作温度对应的电压值，热敏电阻两端的电压值将会与参考电压值进行比较，采用MA本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于布里渊传感的脉冲光源发生装置，其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）包括恒流驱动模块（2‑3）、恒温控制环节（2‑4），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（2‑4）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，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，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；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，电光调制器偏置电压控制单元（3‑2）用于跟踪和判断双电极串联结构电光调制器的最佳工作点，并为双电极串联结构电光调制器（3‑3）提供双路偏置电压；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；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）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。...
【技术特征摘要】
1.一种用于布里渊传感的脉冲光源发生装置，其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）包括恒流驱动模块（2-3）、恒温控制环节（2-4），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（2-4）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，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，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；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...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗亮，刘泽国，王婵媛，胡佳成，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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