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申请/专利权人：广州敏捷智感光电科技有限公司

摘要：本发明公开了一种基于多泵浦的实时光纤布里渊时域分析传感系统。该系统包括：窄线宽连续激光器、光耦合器、微波源模块、混频器、滤波器、电光强度调制器、掺铒光纤放大器、光纤布拉格光栅、光环形器、偏振分束器、光纤延迟线、偏振合束器、偏振控制器、可编程光处理器、光隔离器、光电探测器、数模转换模块、模数转换模块、待测光纤。本发明通过在待测光纤两端分别打入相向传输的泵浦光和探测光，产生受激布里渊散射，然后分析探测光的光谱变化得到待测光纤的信息。本发明克服BOTDA系统实时性差、实时性BOTDA系统空间分辨率低、温度应力灵敏度差的不足，由于测量时间压缩至毫秒量级，光纤的kHz以上量级的振动信息也可以被侦测到。

主权项：1.一种基于多泵浦的实时光纤布里渊时域分析传感系统，其特征在于，包括：窄线宽连续激光器1、光耦合器2、微波源模块6、混频器5、滤波器27、第一电光强度调制器3、第二电光强度调制器26、第一掺铒光纤放大器20、光纤布拉格光栅9、第一光环形器8、第二掺铒光纤放大器7、偏振分束器12、光纤延迟线13、偏振合束器15、第一偏振控制器11、第三掺铒光纤放大器10、可编程光处理器17、第二偏振控制器14、光隔离器21、第二光环形器19、光电探测器24、数模转换模块4、模数转换模块25、第三偏振控制器16、第四掺铒光纤放大器18、第三光环形器22、待测光纤23；其中，窄线宽连续激光器1的输出端连接光耦合器2的输入端；光耦合器2的两个输出端分别连接第一电光强度调制器3和第二电光强度调制器26的光输入端；数模转换模块4的两个信号输出端分别连接第一电光强度调制器3的电接口和混频器5的一个输入端；混频器5的另一个输入端连接微波源模块6的输出端，混频器5的输出端连接滤波器27的输入端；滤波器27的输出端连接第二电光强度调制器26的电接口；第一电光强度调制器3、第一掺铒光纤放大器20、光隔离器21和第三光环形器22顺次连接；第三光环形器22的第一端口连接光隔离器21的输出端，第三光环形器22的第二端口连接待测光纤23的一端；第二电光强度调制器26的光输出端、第二掺铒光纤放大器7、第一光环形器8、第三掺铒光纤放大器10、偏振分束器12、偏振合束器15、可编程光处理器17、第四掺铒光纤放大器18和第二光环形器19顺次连接；第一光环形器8的第一端口连接第二掺铒光纤放大器7的输出端，第一光环形器8的第二端口连接光纤布拉格光栅9一端，第一光环形器8的第三端口连接第三掺铒光纤放大器10的输入端；在第三掺铒光纤放大器10和偏振分束器12的连接处设置第一偏振控制器11；偏振分束器12的一个输出端通过光纤延迟线13连接偏振合束器15的一个输入端，偏振分束器12的另一个输出端与偏振合束器15的另一个输入端连接；光纤延迟线13上设置第二偏振控制器14；偏振合束器15输出端和可编程光处理器17输入端的连接处设置第三偏振控制器16；第二光环形器19的第一端口连接第四掺铒光纤放大器18的输出端，第二光环形器19的第二端口连接待测光纤23的另一端，第二光环形器19的第三端口连接光电探测器24的输入端；光电探测器24的输出端连接模数转换模块25的输入端；探测光和泵浦光从待测光纤23的两个方向分别打入到待测光纤23当中，脉冲泵浦光产生受激布里渊散射，将光功率转移到低频的探测光上，得到一系列的布里渊增益峰，通过光电探测器24将输出探测光信号转为输出电信号，由模数转换模块25接收；对输出电信号的一帧信号作快速傅里叶变换可以得到该帧输出电信号的增益谱，对每一帧都分别作快速傅里叶变换，即可得到增益矩阵S3n,f，其中n为帧数，f为频率；增益矩阵S3n,f可以视为系统的输出响应；同时，根据泵浦光脉冲阵列的排布时间、频率和功率可以构建一个输入矩阵S2n,f，其中n为帧数，f为频率，表示在第n帧的时刻对系统输入一个频率为f、功率为S2n,f的脉冲；输入矩阵S2n,f可以视为系统的输入响应；对输入矩阵S2和输出矩阵S3作二维快速傅里叶变换，可以分别得到他们的二维频谱S2’和S3’，由卷积定理，S3’与S2’逐元素相除可以得到脉冲响应的频谱S1’，最后再做二维快速反傅里叶变换可以得到脉冲响应S1，即为光纤的分布式布里渊增益响应；由于输入矩阵S2脉冲的增多，使信噪比得到显著的提升；最后对每一帧信号进行洛伦兹线型拟合，可得到增益峰值得准确位置。

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