一种热液检测光纤激光传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种热液检测光纤激光传感器，包括：由第一泵浦、第一波分复用器、第一掺铒光纤、第一光环形器、第一未泵浦的掺铒光纤、第一少模光纤光栅、第一耦合器组成的第一多波长单纵模光纤激光器，由第二泵浦、第二波分复用器、第二掺铒光纤、第二光环形器、第二未泵浦的掺铒光纤、第二少模光纤光栅、第二耦合器组成的第二多波长单纵模光纤激光器，第三耦合器，光电探测器，电谱仪，光谱仪。本发明专利技术的有益效果：能够实现多参量的高分辨率快速解调测量，适用于热液等复杂环境领域的检测。适用于热液等复杂环境领域的检测。适用于热液等复杂环境领域的检测。

An optical fiber laser sensor for hydrothermal detection

【技术实现步骤摘要】
一种热液检测光纤激光传感器


[0001]本专利技术涉及一种热液检测光纤激光传感装置，属于光纤传感、水体检测、仪表制造


技术介绍

[0002]热液广泛存在于温泉、胡泊、深海等自然环境中，热液活动不但是各类矿产和生物基因的产生来源，而且影响着全球热通量和化学元素循环。对热液热流值、颗粒物浓度、光学系数或特征化学元素含量等的研究，可以探测并确定热液的分布范围，同时也可以对其中生物的生存环境进行评定，是当代地质学、地球化学、矿床学及海洋生物学等多学科共同面临的前沿热点之一。
[0003]对热液理化特性的检测通常是通过电传感器、声学传感器、光学传感器等进行。其中电传感器的非电磁免疫特性和易受腐蚀等特性使其在热液检测中受到一定限制；声学传感器易于受到热液中各种噪声信号的影响；红外线等光学传感器在浑浊的热液流体中受到一定限制。
[0004]光纤传感器具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、监测距离远等优势，可替代传统传感器对热液特性进行检测。常用的基于光纤光栅或光纤干涉仪的无源光纤传感器具有光信噪比低、分辨率不足和解调速度慢等缺点。在多参量复杂热液环境检测中，各参量间相互干扰，成为实现高分辨率快速解调的技术瓶颈。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高分辨率和高信噪比、快速解调、抗电磁干扰的用于热液检测的光纤激光传感器。
[0006]本专利技术采用的技术方案：
[0007]一种热液检测光纤激光传感器，该装置包括：第一泵浦、第一波分复用器、第一掺铒光纤、第一光环形器、第一未泵浦的掺铒光纤、第一少模光纤光栅、第一耦合器、第二泵浦、第二波分复用器、第二掺铒光纤、第二光环形器、第二未泵浦的掺铒光纤、第二少模光纤光栅、第二耦合器、第三耦合器、光电探测器、电谱仪、光谱仪；具体连接方式为：
[0008]第一泵浦的输出端接第一波分复用器的第一输入端，第一波分复用器的输出端接第一掺铒光纤，第一掺铒光纤的另一端接第一光环形器的第一端口，第一未泵浦的掺铒光纤的一端接第一光环形器的第二端口，第一未泵浦的掺铒光纤的另一端接第一少模光纤光栅，第一光环形器的第三端口接第一耦合器的第一端口，第一耦合器的第二端口接第一波分复用器的第二输入端形成环形腔，第一耦合器的第三端口接第三耦合器的第一端口；第二泵浦的输出端接第二波分复用器的第一输入端，第二波分复用器的输出端接第二掺铒光纤，第二掺铒光纤的另一端接第二光环形器的第一端口，第二未泵浦的掺铒光纤的一端接第二光环形器的第二端口，第二未泵浦的掺铒光纤的另一端接第二少模光纤光栅，第二光环形器的第三端口接第二耦合器的第一端口，第二耦合器的第二端口接第二波分复用器的
第二输入端形成环形腔，第二耦合器的第三端口接第三耦合器的第二端口；第三耦合器的第三端口接光电探测器，光电探测器的输出端接电谱仪，第三耦合器的第四端口接光谱仪；其中，第一泵浦、第一波分复用器、第一掺铒光纤、第一光环形器、第一未泵浦的掺铒光纤、第一少模光纤光栅、第一耦合器构成了第一多波长单纵模光纤激光器；第二泵浦、第二波分复用器、第二掺铒光纤、第二光环形器、第二未泵浦的掺铒光纤、第二少模光纤光栅、第二耦合器构成了第二多波长单纵模光纤激光器。
[0009]所述的第一少模光纤光栅和第二少模光纤光栅为双模、四模、六模光纤光栅。
[0010]所述的第一少模光纤光栅第二少模光纤光栅反射谱包含2个、3个、4个、5个
……
N个；其中，N≥2，且为整数。
[0011]所述的电谱仪中探测到的拍频频率峰包含2个、3个、4个、5个
……
N个；其中，N≥2，且为整数。
[0012]所述第一多波长单纵模光纤激光器和第二多波长单纵模光纤激光器的所有组成器件及其参数均一样。
[0013]所述第一少模光纤光栅和第二少模光纤光栅的反射峰波长间隔足够大，使得第一多波长单纵模光纤激光器各个输出波长的频率差及第二多波长单纵模光纤激光器各个输出波长的频率差均位于THz波段。
[0014]本专利技术和已有技术相比所具有的有益效果如下：
[0015]本专利技术采用两套多波长单纵模光纤激光器系统组网拍频解调方法实现多参量高分辨率同时传感。拍频解调法解调速度快，且电谱仪具有高于光谱仪的分辨率，因此可以提升解调速度和测量分辨率。本专利技术能够实现多参量的同时高分辨率快速解调测量，故而适用于热液等复杂环境领域的检测。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例所述的一种热液检测光纤激光传感器示意图。
[0017]图2为实施例一中少模光纤光栅反射谱示意图。
[0018]图3为实施例一中拍频信号电频谱图。
[0019]图4为实施例二中少模光纤光栅反射谱示意图。
[0020]图5为实施例二中拍频信号电频谱图。
[0021]图6为实施例三中少模光纤光栅反射谱示意图。
[0022]图7为实施例三中拍频信号电频谱图。
[0023]图8为实施例四中少模光纤光栅反射谱示意图。
[0024]图9为实施例四中拍频信号电频谱图。
具体实施方式
[0025]下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。
[0026]实施例一，如图1所示，本专利技术第一实施例的一种热液检测光纤激光传感器，包括：第一泵浦11、第一波分复用器12、第一掺铒光纤13、第一光环形器14、第一未泵浦的掺铒光纤15、第一少模光纤光栅16、第一耦合器17、第二泵浦21、第二波分复用器22、第二掺铒光纤23、第二光环形器24、第二未泵浦的掺铒光纤25、第二少模光纤光栅26、第二耦合器27、第三
耦合器31、光电探测器32、电谱仪33、光谱仪34；具体连接方式为：
[0027]第一泵浦11的输出端接第一波分复用器12的第一输入端121，第一波分复用器12的输出端123接第一掺铒光纤13，第一掺铒光纤13的另一端接第一光环形器14的第一端口141，第一未泵浦的掺铒光纤15的一端接第一光环形器14的第二端口142，第一未泵浦的掺铒光纤15的另一端接第一少模光纤光栅16，第一光环形器14的第三端口143接第一耦合器17的第一端口171，第一耦合器17的第二端口172接第一波分复用器12的第二输入端122形成环形腔，第一耦合器17的第三端口173接第三耦合器31的第一端口311；第二泵浦21的输出端接第二波分复用器22的第一输入端221，第二波分复用器22的输出端223接第二掺铒光纤23，第二掺铒光纤23的另一端接第二光环形器24的第一端口241，第二未泵浦的掺铒光纤25的一端接第二光环形器24的第二端口242，第二未泵浦的掺铒光纤25的另一端接第二少模光纤光栅26，第二光环形器24的第三端口243接第二耦合器27的第一端口271，第二耦合器27的第二端口272接第二波分复用器22的第二输入端222形成环形腔，第二耦合器27的第三端口273接第三耦合器31的第二端口312；第三耦合器31的第三端口313接光电探测器32，光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热液检测光纤激光传感器，包括：第一泵浦(11)、第一波分复用器(12)、第一掺铒光纤(13)、第一光环形器(14)、第一未泵浦的掺铒光纤(15)、第一少模光纤光栅(16)、第一耦合器(17)、第二泵浦(21)、第二波分复用器(22)、第二掺铒光纤(23)、第二光环形器(24)、第二未泵浦的掺铒光纤(25)、第二少模光纤光栅(26)、第二耦合器(27)、第三耦合器(31)、光电探测器(32)、电谱仪(33)和光谱仪(34)；所述第一泵浦(11)的输出端接所述第一波分复用器(12)的第一输入端(121)，所述第一波分复用器(12)的输出端(123)接所述第一掺铒光纤(13)的一端，所述第一掺铒光纤(13)的另一端接所述第一光环形器(14)的第一端口(141)，所述第一未泵浦的掺铒光纤(15)的一端接所述第一光环形器(14)的第二端口(142)，所述第一未泵浦的掺铒光纤(15)的另一端接所述第一少模光纤光栅(16)，所述第一光环形器(14)的第三端口(143)接所述第一耦合器(17)的第一端口(171)，所述第一耦合器(17)的第二端口(172)接所述第一波分复用器(12)的第二输入端(122)，所述第一耦合器(17)的第三端口(173)接所述第三耦合器(31)的第一端口(311)；所述第二泵浦(21)的输出端接所述第二波分复用器(22)的第一输入端(221)，所述第二波分复用器(22)的输出端(223)接所述第二掺铒光纤(23)的一端，所述第二掺铒光纤(23)的另一端接所述第二光环形器(24)的第一端口(241)，所述第二未泵浦的掺铒光纤(25)的一端接所述第二光环形器(24)的第二端口(242)，所述第二未泵浦的掺铒光纤(25)的另一端接所述第二少模光纤光栅(26)，所述第二光环形器(24)的第三端口(243)接所述第二耦合器(27)的第一端口(271)，所述第二耦合器(27)的第二端口(272)接所述第二波分复用器(22)的第二输入端(222)，所述第二耦合器(27)的第三端口(273)接所述第三耦合器(31)的第二端口(312)；所述第三耦合器(31)的第三端口(313)接所述光电探测器(32)的输入端(321)，所述光电探测器(32)的输出端(32...

【专利技术属性】
技术研发人员：白燕，温晓东，吉高卿，常青，于江利，
申请(专利权)人：河北建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：