專(zhuān)利名稱(chēng)：新型光纖波分復(fù)用器及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分布式光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及分布式光纖傳感技術(shù)的光路結(jié)構(gòu)部分。
背景技術(shù)：
分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(RDTS)基于背向拉曼散射原理，當(dāng)激光脈沖在光纖中傳輸過(guò)程中，光纖中會(huì)不斷產(chǎn)生拉曼散射(斯托克斯、反斯托克斯)、瑞利散射及布里淵散射等散射光，其中一部分會(huì)發(fā)生后向散射，我們稱(chēng)這部分散射光為“背向散射光”。RDTS就是采用背向拉曼散射中反斯托克斯作為溫度敏感信號(hào)的一種溫度傳感系統(tǒng)，為了消除光源功率、測(cè)溫光纜所處環(huán)境的應(yīng)力應(yīng)變等因素對(duì)溫度解調(diào)的影響，需要再引入一路信號(hào)作為參考。在目前RDTS產(chǎn)品中通常采用斯托克斯散射光或者瑞利散射光作為參考信號(hào)，其中尤以斯托克斯散射光居多。但在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，斯托克斯散射光很容易受到受激拉曼散射的影響導(dǎo)致信號(hào)的非線性失真，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。而同時(shí)傳統(tǒng)瑞利解調(diào)結(jié)構(gòu)的損耗大、 信噪比低、也在一定程度上受受激拉曼散射影響的影響等弊病。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)涉及的光信號(hào)主要包含注入光脈沖信號(hào)、瑞利散射光信號(hào)(Rayleigh)、斯托克斯散射光信號(hào)(Stokes)及反斯托克斯散射光信號(hào)(Anti-Stokes)， 本發(fā)明所闡述的光纖波分復(fù)用器就是用于處理以上光信號(hào)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有光纖波分復(fù)用器的缺點(diǎn)和不足，提供一種不受受激拉曼散射影響的、低損耗的新型光纖波分復(fù)用器及其工作方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的—種新型光纖波分復(fù)用器，包括一個(gè)分光器和兩個(gè)濾波裝置，其特征在于分光器的輸出端連接一個(gè)濾波片，僅允許透射背向散射光中的反斯托克斯光信號(hào)；分光器輸入端連接一個(gè)帶通濾波器或者一個(gè)濾波片，帶通濾波器只允許瑞利散射光信號(hào)通過(guò)，濾波片僅允許透射背向散射光中的斯托克斯光信號(hào)。入射激光脈沖信號(hào)從分光器輸入端注入，并經(jīng)過(guò)分光器到達(dá)輸出端的濾波片被反射后進(jìn)入后續(xù)傳感光纖，入射激光脈沖在傳感光纖傳輸過(guò)程中發(fā)生背向散射，背向散射光信號(hào)中的瑞利散射光信號(hào)、斯托克斯光信號(hào)和反斯托克斯光信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波片1時(shí)，其中的反斯托克斯光信號(hào)透射過(guò)濾波片1進(jìn)入到后續(xù)光電處理單元，其余的背向散射光信號(hào)則經(jīng)濾波片1反射后進(jìn)入分光器，后經(jīng)帶通濾波器或者濾波片的濾波或者透射，背向散射光信號(hào)中的斯托克斯光信號(hào)被分離出來(lái)即獲得比較干凈的瑞利散射信號(hào)，也即濾除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信號(hào)。所述的分光器可以為耦合器或者環(huán)形器等，主要用于將入射光注入到光纖，將背向散射光注入到后端光、電處理單元；
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于首先，散射光直接經(jīng)過(guò)濾波片1獲得反斯托克斯光信號(hào)，可以最大程度的減少反斯托克斯光信號(hào)的損耗，提高了系統(tǒng)信噪比；其次，將瑞利散射信號(hào)進(jìn)行必要的濾波，從而避免了受激拉曼散射(主要是斯托克斯非線性)的影響；最后，定比例耦合器或者環(huán)形器的引入可以減少輸入光功率的損耗，從而也提高了系統(tǒng)信噪比。


圖1是本發(fā)明所述實(shí)施方式一。圖2是本發(fā)明所述實(shí)施方式二。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施步驟。實(shí)施例1 如圖1，濾波片1和耦合器4的輸出端相連，耦合器4的輸入端連接一個(gè)帶通濾波器5，濾波片1僅允許透射反斯托克斯光，反射非反斯托克斯光；帶通濾波器5只允許瑞利散射光通過(guò)，耦合器4為2X2耦合器，耦合器4端口的分光比為90% (端口 6) 10% (端口 7)。入射激光脈沖信號(hào)從耦合器4輸入端注入，并經(jīng)過(guò)耦合器4到達(dá)輸出端的濾波片 1被反射到端口 2，由于在RDTS中，端口 2會(huì)直接或者間接與傳感光纖相連接，入射激光脈沖在傳感光纖傳輸過(guò)程中發(fā)生背向散射，背向散射光信號(hào)中的瑞利散射光信號(hào)、斯托克斯光信號(hào)和反斯托克斯光信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波片1時(shí)，其中的反斯托克斯光信號(hào)透射過(guò)濾波片1進(jìn)入到后續(xù)光電處理單元，其余的背向散射光信號(hào)則經(jīng)濾波片1反射后進(jìn)入分耦合器4，后經(jīng)帶通濾波器5的濾波，背向散射光信號(hào)中的斯托克斯光信號(hào)被濾掉，即獲得比較干凈的瑞利散射信號(hào)，也即濾除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信號(hào)。過(guò)濾后的瑞利散射光信號(hào)從端口8進(jìn)入后續(xù)光電處理單元。至此，完成溫度敏感信號(hào)(反斯托克斯散射信號(hào))和參考信號(hào)(瑞利散射信號(hào))的提取。實(shí)施例2 如圖2，濾波片1和環(huán)形器4的輸出端相連，耦合器4的輸入端連接濾波片6，濾波片1僅允許透射反斯托克斯光，反射非反斯托克斯光；濾波片6僅允許透射斯托克斯光，反射非斯托克斯光。入射激光脈沖信號(hào)從環(huán)形器4輸入端注入，并經(jīng)過(guò)環(huán)形器4到達(dá)輸出端的濾波片 1被反射到端口 2，由于在RDTS中，端口 2會(huì)直接或者間接與傳感光纖相連接，入射激光脈沖在傳感光纖傳輸過(guò)程中發(fā)生背向散射，背向散射光信號(hào)中的瑞利散射光信號(hào)、斯托克斯光信號(hào)和反斯托克斯光信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波片1時(shí)，其中的反斯托克斯光信號(hào)透射過(guò)濾波片1進(jìn)入到后續(xù)光電處理單元，其余的背向散射光信號(hào)則經(jīng)濾波片1反射后進(jìn)入環(huán)形器4，經(jīng)過(guò)濾波片2時(shí)，其中的斯托克斯光透過(guò)濾波片2從端口 9輸出，此時(shí)，背向散射光中只有比較干凈的瑞利散射信號(hào)，也即濾除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信號(hào)。過(guò)濾后的瑞利散射光信號(hào)從端口8進(jìn)入后續(xù)光電處理單元。至此，完成溫度敏感信號(hào)(反斯托克斯散射信號(hào))和參考信號(hào)(瑞利散射信號(hào))的提取。
權(quán)利要求
1.一種新型光纖波分復(fù)用器，包括一個(gè)分光器和兩個(gè)濾波裝置，其特征在于分光器 (4)的輸出端和輸入端分別連接一個(gè)濾波裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型光纖波分復(fù)用器，其特征在于所述的分光器(4)的一端連接一個(gè)濾波片(1)，它僅允許透射背向散射光中的反斯托克斯光信號(hào)，分光器(4)的另一端連接一個(gè)帶通濾波器(5)或者一個(gè)濾波片(6)，用來(lái)過(guò)濾或者透射斯托克斯光信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型光纖波分復(fù)用器，其特征在于所述的分光器(4)可以是光纖耦合器或者光纖環(huán)形器等具有分光功能的器件中的一種。
4.一種新型光纖波分復(fù)用器的工作方法，其特征在于，所述的工作方法包括下列步驟a、激光脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)分光器到達(dá)濾波片(1)，被全部反射進(jìn)入后續(xù)傳感光纖；b、光在傳感光纖中傳輸時(shí)會(huì)發(fā)生背向散射，背向散射光沿著光進(jìn)入的方向原路返回； C、背向散射光經(jīng)過(guò)濾波片(1)，其中的反斯托克斯光透過(guò)濾波片(1)進(jìn)入后續(xù)處理單元；d、被濾波片(1)反射回的背向散射光經(jīng)過(guò)分光器(4)進(jìn)入帶通濾波器(5)或者濾波片 (6)，其中的斯托克斯光被過(guò)濾或者透射后分離出來(lái)；e、此時(shí)背向散射光中只剩下比較干凈的瑞利散射光，經(jīng)過(guò)光纖輸出到后續(xù)處理單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型光纖波分復(fù)用器及其工作方法，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明主要通過(guò)將一個(gè)分光器的輸出端和輸入端分別連接一個(gè)濾波裝置，將傳感光纖中產(chǎn)生的反斯托克斯光、斯托克斯光和瑞利散射光等后向散射光分離出來(lái)，得到作為測(cè)量溫度信號(hào)的反斯托克斯光和作為參考信號(hào)的瑞利散射光。通過(guò)采用該技術(shù)方案，可以最大程度的減少反斯托克斯光信號(hào)的損耗，提高了系統(tǒng)信噪比；避免了受激拉曼散射的影響。
文檔編號(hào)G01K11/32GK102445733SQ20101050072
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者皋魏, 郭兆坤 申請(qǐng)人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司