基于相位生成载波技术的混合型光纤传感系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108489594A(43)申请公布日2018.09.04(21)申请号201810211989.9(22)申请日2018.03.14(71)申请人中国科学院半导体研究所地址100083北京市海淀区清华东路甲35号(72)发明人冯圣文徐团伟黄建芬杨洋李芳(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人任岩(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称基于相位生成载波技术的混合型光纤传感系统(57)摘要本公开提供了一种基于相位生成载波技术的混合型光纤传感系统，包括：窄线宽激光器、调制器、脉冲发生器、隔离器、掺铒光纤放大器、环行器、光纤光栅、泵浦源、波分复用器、光纤DFB激光器阵列、迈克尔逊干涉仪、密集波分解复用模块、雪崩二极管探测器、光电探测器阵列、载波电路、数据采集卡、信号处理模块和显示器。通过采用相位生成载波技术来实现分布式声传感和光纤DFB激光器阵列混合振动或声信号的测量，融合了光纤DFB激光器阵列高灵敏度的特点和分布式声传感技术海量通道的特点，实现了高灵敏度微弱信号的分布式测量。CN108489594ACN108489594A权利要求书1/2页1.一种基于相位生成载波技术的混合型光纤传感系统，包括：窄线宽激光器(1)；调制器(2)，其输入端与窄线宽激光器(1)的输出端连接；光隔离器(4)，其输入端与调制器(2)的输出端相连；掺铒光纤放大器(5)，其输入端与光隔离器(4)的输出端相连；环行器(6)，所述环行器(6)的a端口与掺铒光纤放大器(5)的输出端相连；光纤光栅(7)，与环行器(6)的b端口相连；波分复用器(9)，所述波分复用器(9)的c端口与环行器(5)的c端口相连，波分复用器(9)的a端口和泵浦源(8)的输出端相连；光纤DFB激光器阵列(100)，与所述波分复用器(9)的b端口相连；迈克尔逊干涉仪(200)，与环行器(6)的d端口相连；密集波分解复用模块(16)，其输入端与迈克尔逊干涉仪(200)的输出端相连；雪崩二极管探测器(17)，用于采集瑞利散射光通过所述迈克尔逊干涉仪(200)输出的干涉信号，其输入端口与密集波分解复用模块(16)的输出端相连，输出端口连接数据采集处理装置；光电探测器阵列(18)，用于采集所述光纤DFB激光器阵列(100)输出激光通过干涉仪输出的干涉信号，其输入端口与密集波分解复用模块(16)的输出端相连，输出端口连接数据采集处理装置；以及载波电路(19)，其输出端同时连接迈克尔逊干涉仪(200)的电学接口和数据采集处理装置的输入端口。2.根据权利要求1所述的混合型光纤传感系统，其中，所述光纤DFB激光器阵列(100)包括多个光纤DFB激光器(10)组成的传感阵列及普通单模光纤(11)，其中，所述普通单模光纤(11)满足ITU-T.G.652要求；所述光纤DFB激光器(10)之间通过普通单模光纤(11)连接，每个光纤DFB激光器(10)的中心波长不同，范围为1525nm～1565nm。3.根据权利要求2所述的混合型光纤传感系统，其中，DFB光纤激光器(10)的泵浦源为980nm的泵浦源，DFB光纤激光器之间由10m长的普通单模光纤连接，级联级数为32元，混合传感系统最大传感距离为10km。4.根据权利要求1所述的混合型光纤传感系统，其中，所述迈克尔逊干涉仪(200)包括：3dB耦合器(15)、第一法拉第旋转器(12)、第二法拉第旋转器(13)和相位调制器(14)，3dB耦合器(15)的a端与环行器(6)的d端口相连，3dB耦合器(15)的b端和法拉第旋转镜(12)相连，3dB耦合器(15)的c端与相位调制器(14)的输入端相连。5.根据权利要求4所述的混合型光纤传感系统，其中，所述相位调制器(14)用于产生正弦相位调制，调制幅度在2rad-4rad之间。6.根据权利要求1所述的混合型光纤传感系统，还包括：脉冲发生器(3)，所述脉冲发生器(3)的输出端口与调制器(2)的电学接口相连，脉冲发生器(3)的触发输出端口与数据采集卡(20)的触发输入端口相连。7.根据权利要求6所述的混合型光纤传感系统，其中，脉冲发生器(13)作用于调制器(2)发射重复脉冲电压信号，产生脉冲光信号，脉冲电压信号的脉冲宽度为10ns-100ns。2CN108489594A权利要求书2/2页8.根据权利要求1所述的混合型光纤传感系统，其中，窄线宽激光器(1)的输出波长与光纤光栅的中心波长一致，光纤光栅的3dB带宽小于0.2nm。9.根据权利要求1所述的混合型光纤传感系统，其中，密集波分解复用器(16)的通道间隔为300GHz，相邻通道隔离度为45dB。10.根据权利要求1所