分布式光纖傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，包括產(chǎn)生拉曼脈沖泵浦光的拉曼脈沖泵浦光源、第一泵浦光分路器、第一拉曼信號衰減器、第一波分復(fù)用器、第二波分復(fù)用器、第一，第二傳感光纖及拉曼信號處理控制裝置。該分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源產(chǎn)生的脈沖泵浦光通過第一泵浦光分路器將脈沖泵浦光分路以降低功率，并將其中一路脈沖泵浦光通過第一拉曼信號衰減器來防止受激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)，從而達(dá)到長距離傳輸?shù)哪康摹?br> 【專利說明】分布式光纖傳感系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)傳感系統(tǒng)，特別是涉及一種分布式光纖傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，基于拉曼散射效應(yīng)的分布式光纖傳感系統(tǒng)得到了很快的發(fā)展，但是由于 拉曼散射信號光十分微弱，一般通過增強脈沖泵浦光功率的辦法來提高信號強度。但是隨 著脈沖泵浦光功率的提高，光纖的非線性效應(yīng)出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)受激拉曼散射效應(yīng)。一旦出現(xiàn) 受激拉曼散射，拉曼信號就會異常增大，導(dǎo)致無法解調(diào)出正常的傳感信息。在常用的分布式 光纖傳感系統(tǒng)中脈沖泵浦光一般為就近注入傳感光纖，脈沖泵浦光和拉曼信號光在同一根 光纖中傳輸，所以脈沖泵浦光功率越高，傳感光纖越長，越容易出現(xiàn)受激拉曼散射效應(yīng)，受 激拉曼散射將導(dǎo)致無法解調(diào)出正常的傳感信息。因此常用的分布式光纖傳感系統(tǒng)無法達(dá)到 長距離傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要提供一種能夠長距離傳輸?shù)姆植际焦饫w傳感系統(tǒng)。
[0004]一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，包括產(chǎn)生拉曼脈沖泵浦光的拉曼脈沖泵浦光源、與拉 曼脈沖泵浦光源通過光纖相連并將拉曼脈沖泵浦光按功率分光的第一泵浦光分路器、與第 一泵浦光分路器通過光纖相連的第一波分復(fù)用器、與第一波分復(fù)用器和拉曼脈沖泵浦光源 相連并對光信號進(jìn)行分析處理的拉曼信號處理控制裝置、與第一泵浦光分路器通過光纖相 連并防止受激拉曼散射信號出現(xiàn)的第一拉曼信號衰減器、與第一拉曼信號衰減器通過光纖 相連的第二波分復(fù)用器、與第二波分復(fù)用器相連產(chǎn)生與傳送傳感信號的第二傳感光纖及連 接第一波分復(fù)用器與第二波分復(fù)用器產(chǎn)生與傳送傳感信號的第一傳感光纖。
[0005]在其中一個實施例中，所述分布式光纖傳感系統(tǒng)還包括將所述第二波分復(fù)用器與 所述拉曼信號處理控制裝置連接起來的拉曼信號傳輸光纖。
[0006]在其中一個實施例中，所述分布式光纖傳感系統(tǒng)還包括與第一拉曼信號衰減器和 第二波分復(fù)用器通過光纖相連并將通過所述第一拉曼信號衰減器的光按功率分光的第二 泵浦光分路器、與第二泵浦光分路器通過光纖相連并防止受激拉曼散射信號出現(xiàn)的第二拉 曼信號衰減器、與第二拉曼信號衰減器通過光纖相連的第三波分復(fù)用器及與第三波分復(fù)用 器相連產(chǎn)生與傳送傳感信號的第三傳感光纖，所述第三波分復(fù)用器與所述第二波分復(fù)用器 通過第二傳感光纖相連。
[0007]在其中一個實施例中，所述第一波分復(fù)用器與第二波分復(fù)用器為薄膜濾波片波分 復(fù)用器。
[0008]在其中一個實施例中，所述第一拉曼信號衰減器為薄膜濾波片式衰減器。
[0009]在其中一個實施例中，所述第一泵浦光分路器為熔融拉錐型或者平面光波導(dǎo)型光 纖分束器。
[0010]在其中一個實施例中，所述從第一泵浦光分路器出來的光經(jīng)第一波分復(fù)用器傳輸至第二波分復(fù)用器所經(jīng)過路徑的長度與從第一泵浦光分路器出來的光經(jīng)第一拉曼信號衰 減器傳輸至第二波分復(fù)用器所經(jīng)過路徑的長度不同。
[0011]上述分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源產(chǎn)生的脈沖泵浦光通過第一泵浦 光分路器將脈沖泵浦光分路以降低功率，并將其中一路脈沖泵浦光通過第一拉曼信號衰減 器來防止受激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)，從而達(dá)到長距離傳輸?shù)哪康摹?br> 【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為一個分布式光纖傳感系統(tǒng)意圖；
[0013]圖2為另一個實施例的分布式光纖傳感系統(tǒng)不意圖。
【具體實施方式】
[0014]請參考圖1，一個實施方式提供了一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，該分布式光纖傳感系 統(tǒng)包括產(chǎn)生拉曼脈沖泵浦光的拉曼脈沖泵浦光源110、與拉曼脈沖泵浦光源110通過光纖 相連并將其產(chǎn)生的拉曼脈沖泵浦光按功率分光的第一泵浦光分路器120、與第一泵浦光分 路器120通過光纖相連的第一波分復(fù)用器130、與第一波分復(fù)用器130和拉曼脈沖泵浦光源 110相連并對光信號進(jìn)行分析處理的拉曼信號處理控制裝置140、與第一泵浦光分路器120 通過光纖相連并防止受激拉曼散射信號出現(xiàn)的第一拉曼信號衰減器150、與第一拉曼信號 衰減器150通過光纖相連的第二波分復(fù)用器160、與第二波分復(fù)用器160相連產(chǎn)生與傳送傳 感信號的第二傳感光纖170及連接第一波分復(fù)用器130與第二波分復(fù)用器160產(chǎn)生與傳送 傳感信號的第一傳感光纖180。
[0015]該分布式光纖傳感系統(tǒng)還包括將第二波分復(fù)用器160與拉曼信號處理控制裝置 140連接起來的拉曼信號傳輸光纖190。這樣，使用時可以將從第二波分復(fù)用器160分離出 來的拉曼信號直接傳輸至拉曼信號處理控制裝置140，而不經(jīng)過第一波分復(fù)用器130，以減 少干擾，提高信號傳輸質(zhì)量。
[0016]該分布式光纖傳感系統(tǒng)的第一波分復(fù)用器130與第二波分復(fù)用器160為薄膜濾波 片波分復(fù)用器。第一拉曼信號衰減器150為薄膜濾波片式衰減器。該濾波片的透過波長為 脈沖泵浦光的波長，僅僅讓脈沖泵浦光透過，拉曼信號不能透過，被大幅度衰減?；蛘咴摓V 波器的反射波長為脈沖泵浦光的波長，脈沖泵浦光被反射進(jìn)入下一級光纖傳輸，而拉曼信 號透過濾波片，被大幅度衰減。
[0017]該分布式光纖傳感系統(tǒng)的第一泵浦光分路器120可以為熔融拉錐型或者平面光 波導(dǎo)型光纖分束器。
[0018]另外，從第一泵浦光分路器120出來的光經(jīng)第一波分復(fù)用器130傳輸至第二波分 復(fù)用器160所經(jīng)過路徑的長度與從第一泵浦光分路器120出來的光經(jīng)第一拉曼信號衰減器 150傳輸至第二波分復(fù)用器160所經(jīng)過路徑的長度不同。這樣，可以避免兩路光信號同時到 達(dá)第二波分復(fù)用器160，在空間上將其互相錯開，避免互相的影響，從而提高傳輸質(zhì)量。
[0019]第一波分復(fù)用器130與第二波分復(fù)用器160之間相連的光纖為第一傳感光纖180。 經(jīng)過泵浦光分路器120的其中一路拉曼脈沖泵浦光通過第一波分復(fù)用器130注入第一傳感 光纖180，第一傳感光纖180產(chǎn)生的后向拉曼散射光由第一波分復(fù)用器130分離后回傳到拉 曼信號處理控制裝置140進(jìn)行分析處理。[0020]下面介紹一下該分布式光纖傳感系統(tǒng)工作過程。首先，拉曼脈沖泵浦光源110產(chǎn) 生脈沖泵浦光；脈沖泵浦光通過光纖傳輸至第一泵浦光分路器120，該第一泵浦光分路器 120將拉曼脈沖泵浦光源110產(chǎn)生的拉曼脈沖泵浦光按功率以2比8進(jìn)行分光(分光比例 也可以是其它合適的比例)，其中功率為2的一路拉曼脈沖泵浦光傳送至第一波分復(fù)用器 130，功率為8的一路拉曼脈沖泵浦光傳送至第一拉曼信號衰減器150 ;然后，第一拉曼信號 衰減器150將通過其的拉曼脈沖泵浦光通過光纖傳輸至第二波分復(fù)用器160，通過第二波 分復(fù)用器注入第二傳感光纖170，第一拉曼信號衰減器150將光纖產(chǎn)生的拉曼信號衰減防 止受激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)來保證脈沖泵浦光不至于大量轉(zhuǎn)換成拉曼信號而大幅度衰減， 保證脈沖泵浦光的傳輸功率；同時，經(jīng)過第一波分復(fù)用器130的脈沖泵浦光注入到第一傳 感光纖180，第一傳感光纖180產(chǎn)生的后向拉曼散射光由第一波分復(fù)用器130分離后回傳到 拉曼信號處理控制裝置140 ;第二傳感光纖170產(chǎn)生的后向拉曼散射光通過第二波分復(fù)用 器160進(jìn)行回傳；回傳的光信號可以直接通過拉曼信號傳輸光纖190傳回至拉曼信號處理 控制裝置140，或者經(jīng)過第一傳感光纖180和第一波分復(fù)用器130后傳回至拉曼信號處理控 制裝置140 ;拉曼信號處理控制裝置140對傳回的后向拉曼散射光進(jìn)行分析處理可以得到 需要的數(shù)據(jù)。
[0021]該分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源110產(chǎn)生的脈沖泵浦光通過第一泵 浦光分路器120將脈沖泵浦光分路以降低功率，并將其中一路脈沖泵浦光通過第一拉曼信 號衰減器150來防止受激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)，以增加傳輸距離。因此該分布式光纖傳感 系統(tǒng)具有傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點。
[0022]另外，由于該分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源110產(chǎn)生的脈沖泵浦光傳 送一段距離再注入后段傳感光纖(此處為第二傳感光纖170)，避免了后段傳感光纖所需的 脈沖泵浦光和前段傳感光纖(此處為第一傳感光纖180)的信號光在同一根光纖中傳輸，降 低了前段傳感光纖的脈沖泵浦光功率，減弱了前段傳感光纖的受激拉曼散射效應(yīng)。另外，通 過增強后段傳感光纖傳輸?shù)拿}沖泵浦光功率與前段傳感光纖傳輸?shù)拿}沖泵浦光功率的比， 后段傳感光纖的光信號得以增強，彌補了后段傳感光纖距離太長導(dǎo)致的信號衰減，增大了 后段傳感光纖的信噪比，有效抑制了傳感光纖距離越遠(yuǎn)，傳感信號越弱的問題。
[0023]請參考圖2，在另一個實施例中，該分布式光纖傳感系統(tǒng)還包括與第一拉曼信號衰 減器150和第二波分復(fù)用器160通過光纖相連并將通過第一拉曼信號衰減器150的光按功 率分光的第二泵浦光分路器220、與第二泵浦光分路器220通過光纖相連并防止受激拉曼 散射信號出現(xiàn)的第二拉曼信號衰減器250、與第二拉曼信號衰減器250通過光纖相連的第 三波分復(fù)用器260及與第三波分復(fù)用器260相連產(chǎn)生與傳送傳感信號的第三傳感光纖270。 另外，第三波分復(fù)用器260與第二波分復(fù)用器160通過第二傳感光纖170相連
[0024]在該實施例中，該分布式光纖傳感系統(tǒng)通過增加一個拉曼信號衰減器(第二拉曼 信號衰減器250)和一個波分復(fù)用器(第三波分復(fù)用器260)來進(jìn)一步增加傳輸距離。在其 它實施例中，本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員可以根據(jù)實際需要按照這種方式繼續(xù)增加拉曼信號衰減器 和波分復(fù)用器的數(shù)量來進(jìn)一步增加傳輸距離。例如在上述分布式光纖傳感系統(tǒng)的基礎(chǔ)上適 當(dāng)增加拉曼信號衰減器、泵浦光分路器、波分復(fù)用器、傳感光纖等裝置，以進(jìn)一步級聯(lián)，構(gòu)成 多級傳感系統(tǒng)，以更好的增加傳輸距離，此處不再贅述。
[0025]該分布式光纖傳感系統(tǒng)將拉曼脈沖泵浦光源產(chǎn)生的脈沖泵浦光通過泵浦光分路器將脈沖泵浦光分路以降低功率，并將其中一路脈沖泵浦光通過拉曼信號衰減器來防止受 激拉曼散射效應(yīng)的出現(xiàn)，以增加傳輸距離。因此該分布式光纖傳感系統(tǒng)具有傳輸距離遠(yuǎn)的 優(yōu)點。
[0026]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括產(chǎn)生拉曼脈沖泵浦光的拉曼脈沖泵浦 光源、與拉曼脈沖泵浦光源通過光纖相連并將拉曼脈沖泵浦光按功率分光的第一泵浦光分 路器、與第一泵浦光分路器通過光纖相連的第一波分復(fù)用器、與第一波分復(fù)用器和拉曼脈 沖泵浦光源相連并對光信號進(jìn)行分析處理的拉曼信號處理控制裝置、與第一泵浦光分路器 通過光纖相連并防止受激拉曼散射信號出現(xiàn)的第一拉曼信號衰減器、與第一拉曼信號衰減 器通過光纖相連的第二波分復(fù)用器、與第二波分復(fù)用器相連產(chǎn)生與傳送傳感信號的第二傳 感光纖及連接第一波分復(fù)用器與第二波分復(fù)用器產(chǎn)生與傳送傳感信號的第一傳感光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式光纖傳感系 統(tǒng)還包括將所述第二波分復(fù)用器與所述拉曼信號處理控制裝置連接起來的拉曼信號傳輸 光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式光纖傳感系 統(tǒng)還包括與第一拉曼信號衰減器和第二波分復(fù)用器通過光纖相連并將通過所述第一拉曼 信號衰減器的光按功率分光的第二泵浦光分路器、與第二泵浦光分路器通過光纖相連并防 止受激拉曼散射信號出現(xiàn)的第二拉曼信號衰減器、與第二拉曼信號衰減器通過光纖相連的 第三波分復(fù)用器及與第三波分復(fù)用器相連產(chǎn)生與傳送傳感信號的第三傳感光纖，所述第三 波分復(fù)用器與所述第二波分復(fù)用器通過第二傳感光纖相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一波分復(fù)用器與第二波分復(fù)用器為薄膜濾波片波分復(fù)用器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述第一拉曼信號衰 減器為薄膜濾波片式衰減器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一泵浦光分路器為熔融拉錐型或者平面光波導(dǎo)型光纖分束器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的分布式光纖傳感系統(tǒng),其特征在于,從第 一泵浦光分路器出來的光經(jīng)第一波分復(fù)用器傳輸至第二波分復(fù)用器所經(jīng)過路徑的長度與 從第一泵浦光分路器出來的光經(jīng)第一拉曼信號衰減器傳輸至第二波分復(fù)用器所經(jīng)過路徑 的長度不同。
【文檔編號】G01D5/36GK103575314SQ201210261783
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】陳志標(biāo) 申請人:蘇州光格設(shè)備有限公司