The invention discloses a real-time optical fiber Brillouin time domain analysis sensing system based on multiple pumps. The system includes: narrow linewidth CW laser, optical coupler, microwave source module, mixer, filter, electro-optic intensity modulator, erbium-doped fiber amplifier, fiber Bragg grating, optical circulator, polarization beam splitter, fiber delay line, polarization beam combiner, polarization controller, programmable optical processor, optical isolator, photodetector, digital to analog conversion module, analog-to-digital conversion Replace the module and the optical fiber to be tested. The invention generates stimulated Brillouin scattering by driving pump light and probe light transmitted in opposite direction into both ends of the optical fiber to be tested, and then analyzes the spectral change of probe light to obtain the information of the optical fiber to be tested. The invention overcomes the disadvantages of poor real-time performance, low spatial resolution and poor temperature stress sensitivity of the BOTDA system. Because the measurement time is compressed to the millisecond level, vibration information of more than kHz level of the optical fiber can also be detected.
【技术实现步骤摘要】
一种基于多泵浦的实时光纤布里渊时域分析传感系统
本专利技术属于布里渊光时域分析与实时分布式光纤传感领域,涉及一种实时分布式光纤传感系统,具体涉及一种基于多泵浦的实时光纤布里渊时域分析传感系统。
技术介绍
受激布里渊散射是一种光纤光传输中出现的比较典型的非线性过程,当输入进光纤的泵浦光功率足够强时,强电磁场的作用会使光纤分子产生电致收缩效应,使介质的密度和介电常数产生周期性的变化,形成声波场。声波使得散射光和泵浦光之间产生一个布里渊频移,在受激布里渊散射中散射光一般表现为斯托克斯光,即泵浦光产生下变频。布里渊频移的频移量不仅由光纤介质本身的材料特性所决定,还与光纤所处的环境相关,如温度、应力、振动等等。布里渊光时域分析技术(BrillouinOpticalTime-DomainAnalysis,BOTDA)是一种基于受激布里渊散射机理的传感分析技术,它可以用于长距离光纤的温度、应力、振动的分布式传感监测,在对通信光缆、建筑、油管、电力线、铁道等距离较长的在服役当中长期受到外力和环境侵蚀的大型基础设施的健康监测上有广阔的应用前景。这种技术在光纤两端分别打入相向传输的泵浦光和探测光,当两束光相遇时会产生受激布里渊散射,发生能量转移,并在两束光的频率差等于布里渊频移时能量转移达到峰值。通过分析探测光的光谱变化,根据布里渊频移与温度、应力、振动等的线性关系,并从时间上计算探测光和泵浦光在光纤中发生散射的位置,可以得到整一条长距离光纤每一位置上的温度、应力、振动等信息。目前,BOTDA常采用的方式是对探测光进行扫 ...
【技术保护点】
1.一种基于多泵浦的实时光纤布里渊时域分析传感系统,其特征在于,包括:窄线宽连续激光器(1)、光耦合器(2)、微波源模块(6)、混频器(5)、滤波器(27)、第一电光强度调制器(3)、第二电光强度调制器(26)、第一掺铒光纤放大器(20)、光纤布拉格光栅(9)、第一光环形器(8)、第二掺铒光纤放大器(7)、偏振分束器(12)、光纤延迟线(13)、偏振合束器(15)、第一偏振控制器(11)、第三掺铒光纤放大器(10)、可编程光处理器(17)、第二偏振控制器(14)、光隔离器(21)、第二光环形器(19)、光电探测器(24)、数模转换模块(4)、模数转换模块(25)、第三偏振控制器(16)、第四掺饵光纤放大器(18)、第三光环形器(22)、待测光纤(23);/n其中,窄线宽连续激光器(1)的输出端连接光耦合器(2)的输入端;光耦合器(2)的两个输出端分别连接第一电光强度调制器(3)和第二电光强度调制器(26)的光输入端;/n数模转换模块(4)的两个信号输出端分别连接第一电光强度调制器(3)的电接口和混频器(5)的一个输入端;混频器(5)的另一个输入端连接微波源模块(6)的输出端,混频器(5 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于多泵浦的实时光纤布里渊时域分析传感系统,其特征在于,包括:窄线宽连续激光器(1)、光耦合器(2)、微波源模块(6)、混频器(5)、滤波器(27)、第一电光强度调制器(3)、第二电光强度调制器(26)、第一掺铒光纤放大器(20)、光纤布拉格光栅(9)、第一光环形器(8)、第二掺铒光纤放大器(7)、偏振分束器(12)、光纤延迟线(13)、偏振合束器(15)、第一偏振控制器(11)、第三掺铒光纤放大器(10)、可编程光处理器(17)、第二偏振控制器(14)、光隔离器(21)、第二光环形器(19)、光电探测器(24)、数模转换模块(4)、模数转换模块(25)、第三偏振控制器(16)、第四掺饵光纤放大器(18)、第三光环形器(22)、待测光纤(23);
其中,窄线宽连续激光器(1)的输出端连接光耦合器(2)的输入端;光耦合器(2)的两个输出端分别连接第一电光强度调制器(3)和第二电光强度调制器(26)的光输入端;
数模转换模块(4)的两个信号输出端分别连接第一电光强度调制器(3)的电接口和混频器(5)的一个输入端;混频器(5)的另一个输入端连接微波源模块(6)的输出端,混频器(5)的输出端连接滤波器(27)的输入端;滤波器(27)的输出端连接第二电光强度调制器(26)的电接口;
第一电光强度调制器(3)、第一掺饵光纤放大器(20)、光隔离器(21)和第三光环形器(22)顺次连接;第三光环形器(22)的第一端口连接光隔离器(21)的输出端,第三光环形器(22)的第二端口连接待测光纤(23)的一端;
第二电光强度调制器(26)的光输出端、第二掺铒光纤放大器(7)、第一光环形器(8)、第三掺铒光纤放大器(10)、偏振分束器(12)、偏振合束器(15)、可编程光处理器(17)、第四掺铒光纤放大器(18)和第二光环形器(19)顺次连接;第一光环形器(8)的第一端口连接第二掺铒光纤放大器(7)的输出端,第一光环形器(8)的第二端口连接光纤布拉格光栅(9)一端,第一光环形器(8)的第三端口连接第三掺铒光纤放大器(10)的输入端;在第三掺铒光纤放大器(10)和偏振分束器(12)的连接处设置第一偏振控制器(11);偏振分束器(12)的一个输出端通过光纤延迟线(13)连接偏振合束器(15)的一个输入端,偏振分束器(12)的另一个输出端与偏振合束器(15)的另一个输入端连接;光纤延迟线(13)上设置第二偏振控制器(14);偏振合束器(15)输出端和可编程光处理器(17)输入端的连接处设置第三偏振控制器(16);第二光环形器(19)的第一端口连接第四掺铒光纤放大器(18)的输出端,第二光环形器(19)的第二端口连接待测光纤(23)的另一端,第二光环形器(19)的第三端口连接光电探测器(24)的输入端;光电探测器(24)的输出端连接模数转换模块(25)的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于多泵浦的实时光纤布里渊时域分析传感系统,其特征在于,窄线宽连续激光器(1)通过光耦合器(2)将光信号发送到第一电光强度调制器(3)和第二电光强度调制器(26)。
3.根据权利要求1所述的一种基于多泵浦...
【专利技术属性】
技术研发人员:潘竞顺,吴逸昌,
申请(专利权)人:广州敏捷智感光电科技有限公司,
类型:发明
国别省市:广东;44
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