一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪，包括脉冲对单元、环形器、探测激光器以及光电检测器，环形器与探测激光器连接有检测光纤，脉冲对单元输出的泵浦激光通过环形器进入到检测光纤内，光电检测器与环形器连接；脉冲对单元包括泵浦激光器、1X2光纤耦合器、2X1光纤合束器、电光调制器以及脉冲发生器，泵浦激光器与1X2光纤耦合器连接，脉冲发生器与电光调制器连接，1X2光纤耦合器与电光调制器连接，2X1光纤合束器的输入端分别与电光调制器、1X2光纤耦合器连接以输出180°相移的泵浦激光。本实用新型专利技术针对现有的空间分辨率和测量精度之间的不平衡等问题进行改进。本实用新型专利技术具有空间分辨率高和测量精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪
本技术涉及光纤传感
，尤其涉及到一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪。
技术介绍
布里渊光时域分析仪是利用泵浦激光和探测激光的相互作用实现分布式温度、应变传感的。其工作原理为脉冲激光和连续激光分别从检测光纤的两端注入，当二者的频差等于布里渊频移时，发生受激布里渊散射作用，两者之间发生能量转移，频率高的光信号对频率低的光信号产生放大作用，由于布里渊散射的强度不容易检测，通常是通过检测连续光的频移来确定温度或者应变信息。现有的布里渊光时域分析仪普遍采用脉冲时域定位技术，通过缩短泵浦脉宽可以提高装置的空间分辨率，但是其空间分辨率最终受限于光纤中的声子寿命，当泵浦激光小于声子寿命时，由于声子的激发不充分，光纤中不能建立起稳定的感应声场，受激布里渊效应的有效作用时间减少，导致分析仪信噪比恶化，也会导致系统测量精度下降，无法实现空间分辨率和测量精度的平衡。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪，以解决现有技术中的空间分辨率和测量精度之间的不平衡等的技术问题。本技术是通过以下技术方案实现的：本技术公开了一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪，包括脉冲对单元、环形器、用于发射连续激光的探测激光器以及光电检测器，所述环形器与探测激光器之间连接有检测光纤，所述脉冲对单元输出的泵浦激光通过环形器进入到检测光纤内，所述光电检测器与环形器连接；其中，所述脉冲对单元包括用于发射脉冲激光的泵浦激光器、1X2光纤耦合器、2X1光纤合束器、电光调制器以及脉冲发生器，所述泵浦激光器与1X2光纤耦合器连接，所述脉冲发生器与电光调制器连接，所述1X2光纤耦合器与电光调制器连接，所述2X1光纤合束器的输入端分别与电光调制器、1X2光纤耦合器连接以输出180°相移的泵浦激光，所述2X1光纤合束器的输出端作为泵浦激光输出端。优选地，所述1X2光纤耦合器的分光比为50：50。优选地，所述2X1光纤合束器与环形器之间还连接有一掺铒光纤放大器。掺铒光纤放大器的设置可以促进提高泵浦激光的光能量的转换效率，优化该布里渊光时域分析仪的性能。优选地，所述掺铒光纤放大器与环形器之间还连接有一光纤光栅滤波器。光纤光栅滤波器的增设是为了降低掺铒光纤放大器中的自发辐射给布里渊散射信号带来的干扰，将大部分自发辐射经过光纤光栅滤除后再经过环形器输出到检测光纤中。优选地，所述泵浦激光器采用半导体激光器。半导体激光器的应用领域广泛，采购成本低，且安全性能好，损坏后便于匹配更换，使得该光时域分析仪具有良好的适用性。优选地，该布里渊光时域分析仪还包括一数字信号处理器，所述数字信号处理器与光电检测器连接。数字信号处理器的增设可以采集光电检测器输出的连续激光的频谱以对温度或应变进行监测。本技术公开了一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪，与现有技术相比有益效果为：通过脉冲发生器和电光调制器调制，使得脉冲对单元的泵浦激光频宽中周期性地出现180°相移，1X2光纤耦合器分光后经过2X1光纤合束器合束和两路脉冲激光叠加形成幅值变为2倍，180°相移的频段的幅值为0的泵浦激光，当泵浦激光与连续激光相位相同时，受激布里渊散射作用持续发生，检测光纤中的泵浦激光的能量不断向连续激光转移，当泵浦激光180°相移脉冲和探测激光相遇时，导致受激布里渊散射作用停止，能量转移过程也随之停止。在相同泵浦激光功率的情况下，180°相移可以提高布里渊增益，且能够消除由于泵浦脉宽过窄带来的频谱展宽效应，从而能够提高空间分辨率并且提高测量精度。附图说明图1为本技术的结构连接框图。附图标注：1、泵浦激光器；2、1X2光纤耦合器；3、电光调制器；4、2X1光纤合束器；5、脉冲发生器；6、掺铒光纤放大器；7、光纤光栅滤波器；8、环形器；9、探测激光器；10、光电检测器；11、检测光纤；12、数字信号处理器。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。实施例1一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪，请参阅图1，包括脉冲对单元、环形器8、用于发射连续激光的探测激光器9以及光电检测器10，连续激光为连续光，环形器8与探测激光器9之间连接有检测光纤11，脉冲对单元输出的泵浦激光通过环形器8进入到检测光纤11内，光电检测器10与环形器8连接；其中，脉冲对单元包括用于发射脉冲激光的泵浦激光器1、1X2光纤耦合器2、2X1光纤合束器4、电光调制器3以及脉冲发生器5，泵浦激光器1采用半导体激光器，1X2光纤耦合器2的分光比为50：50，其中，泵浦激光器1与1X2光纤耦合器2连接，脉冲发生器5与电光调制器3连接，1X2光纤耦合器2与电光调制器3连接，2X1光纤合束器4的输入端分别与电光调制器3、1X2光纤耦合器2连接以输出180°相移的泵浦激光，2X1光纤合束器4的输出端作为泵浦激光输出端。2X1光纤合束器4与环形器8之间还连接有一掺铒光纤放大器6。掺铒光纤放大器6与环形器8之间还连接有一光纤光栅滤波器7。该布里渊光时域分析仪还包括一数字信号处理器12，数字信号处理器12与光电检测器10连接。数字信号处理器12可为频谱分析仪以便于采集连续激光受温度或应变参数影响后的频谱，得到检测光纤11上对应的传感信息。工作原理:首先使得泵浦激光器1和探测激光器9工作，泵浦激光器1通过1X2光纤耦合器2分出两路脉冲激光，其中一路经过脉冲发生器5调制与本振脉冲激光在2X1光纤合束器4形成存在180°相移的泵浦激光，通过调节脉冲发生5的参数使得180°相移的频宽不大于声子寿命。该泵浦激光的幅值变为原来的2倍，接着依次经过掺铒光纤放大器6放大、光纤光栅滤波器7过滤以及环形器8进入到检测光纤11内，当泵浦激光与连续激光相位相同时，受激布里渊散射作用持续发生，检测光纤11中的泵浦激光的能量不断向连续激光转移，当180°相移的频段的叠加后幅值为0的频段和探测激光相遇时，相当于脉冲激光被关断，能量转移过程也随之停止。受激布里渊散射作用发生与停止之间的周期性转换，能够消除由于脉冲激光过窄带来的布里渊频谱展宽效应，达到同时提高空间分辨率和测量精度的目的。以上仅为本技术的优选实施方式而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪，其特征在于，包括脉冲对单元、环形器(8)、用于发射连续激光的探测激光器(9)以及光电检测器(10)，所述环形器(8)与探测激光器(9)之间连接有检测光纤(11)，所述脉冲对单元输出的泵浦激光通过环形器(8)进入到检测光纤(11)内，所述光电检测器(10)与环形器(8)连接；其中，/n所述脉冲对单元包括用于发射脉冲激光的泵浦激光器(1)、1X2光纤耦合器(2)、2X1光纤合束器(4)、电光调制器(3)以及脉冲发生器(5)，所述泵浦激光器(1)与1X2光纤耦合器(2)连接，所述脉冲发生器(5)与电光调制器(3)连接，所述1X2光纤耦合器(2)与电光调制器(3)连接，所述2X1光纤合束器(4)的输入端分别与电光调制器(3)、1X2光纤耦合器(2)连接以输出180°相移的泵浦激光，所述2X1光纤合束器(4)的输出端作为泵浦激光输出端。/n

【技术特征摘要】
1.一种高空间分辨率的布里渊光时域分析仪，其特征在于，包括脉冲对单元、环形器(8)、用于发射连续激光的探测激光器(9)以及光电检测器(10)，所述环形器(8)与探测激光器(9)之间连接有检测光纤(11)，所述脉冲对单元输出的泵浦激光通过环形器(8)进入到检测光纤(11)内，所述光电检测器(10)与环形器(8)连接；其中，
所述脉冲对单元包括用于发射脉冲激光的泵浦激光器(1)、1X2光纤耦合器(2)、2X1光纤合束器(4)、电光调制器(3)以及脉冲发生器(5)，所述泵浦激光器(1)与1X2光纤耦合器(2)连接，所述脉冲发生器(5)与电光调制器(3)连接，所述1X2光纤耦合器(2)与电光调制器(3)连接，所述2X1光纤合束器(4)的输入端分别与电光调制器(3)、1X2光纤耦合器(2)连接以输出180°相移的泵浦激光，所述2X1光纤合束器(4)的输出端作为泵浦激光输出端。

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【专利技术属性】
技术研发人员：涂勤昌，张春艳，卢海洋，
申请(专利权)人：杭州光传科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33