一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，包括脈沖信號光源、脈沖泵浦光源、第一波分復用器、前端傳感光纖、后端傳感光纖和無源部分，所述無源部分包括第一耦合器、第一光隔離器、第一摻鉺光纖、第一光濾波器、第二摻鉺光纖、第二光濾波器、第一光環路器，所述脈沖信號光源與脈沖泵浦光源分別連接第一波分復用器的兩個端口，第一波分復用器的另一端口連接前端傳感光纖，所述無源部分的兩端分別連接前端傳感光纖和后端傳感光纖。其優點在于：首先，結構中采用了脈沖泵浦光源和摻鉺光纖，不但可以放大前向的光信號，還能夠放大背向散射光；其次，結構中使用了濾波器，可以過濾掉不需要的波長，減小了光噪聲，有效延長了光纖探測距離。
【專利說明】—種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器
【技術領域】
[0001]本發明涉及分布式光纖傳感【技術領域】，尤其是指一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器。
【背景技術】
[0002]分布式光纖傳感裝置是基于光線背向散射原理，當激光脈沖在光纖中傳輸時，光纖中會不斷產生拉曼散射(斯托克斯、反斯托克斯)、瑞利散射及布里淵散射等散射光，其中一部分會反方向傳輸到“源頭”，我們稱這部分散射光為“后向散射光”。
[0003]在分布式光纖傳感裝置中，散射信號強度隨著探測距離的增加呈指數關系下降，在不降低裝置信噪比的情況下，通常有兩種方法，一是提高光源入射功率，二是提高接收電路靈敏度和動態范圍。但提高光源入射功率將加大光纖中的非線性效應，在功率高于一定水平之后，反而使得探測距離變小。另外，目前接收機的靈敏度已到極限，通常很難提高。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，在利用OTDR原理對環境振動、應力等物理參數進行監控時,通過實現對傳輸信號以及后向散射信號的雙重放大來達到延長光纖探測距離的目的。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，包括脈沖信號光源、脈沖泵浦光源、第一波分復用器、前端傳感纖、后端傳感光纖和無源部分，所述無源部分包括第一耦合器、第一光隔離器、第一摻鉺光纖、第一光濾波器、第二摻鉺光纖、第二光濾波器、第一光環路器，所述脈沖信號光源與脈沖泵浦光源分別連接第一波分復用器的兩個端口，第一波分復用器的另一端口連接前端傳感光纖，其特征在于:所述無源部分的兩端分別連接前端傳感光纖和后端傳感光纖。
[0006]所述前端傳感光纖連接無源部分的第一耦合器的一個端口，第一耦合器的另兩個端口分別連接第一光隔離器和第二光濾波器，第一光隔離器連接第一摻鉺光纖，第一摻鉺光纖連接第一光濾波器，第一光濾波器連接第一光環路器的一個端口，第一光環路器的另兩個端口分別連接后端傳感光纖和第二摻鉺光纖，第二摻鉺光纖連接第二光濾波器。
[0007]作為本發明的一種優選方案，在所述無源部分內增加設置第二波分復用器、第三波分復用器、第二光環路器、第四波分復用器、第三光濾波器、第四光濾波器和第二光隔離器，所述脈沖信號光源和脈沖泵浦光源分別連接第一波分復用器的兩個端口，第一波分復用器的另一端口連接前端傳感光纖，前端傳感光纖連接第二波分復用器的一個端口，第二波分復用器的另兩個端口分別連接第二光環路器的一個端口和第一耦合器的一個端口，第二光環路器的另兩個端口分別連接第三波分復用器的一個端口和第三光濾波器，第三波分復用器的另兩個端口分別連接第四光濾波器和第一耦合器的一個端口，第四光濾波器連接第一摻鉺光纖，第一摻鉺光纖連接第一光濾波器，第一光濾波器連接第一光環路器的一個端口，第一光環路器的另兩個端口分別連接后端傳感光纖和第四波分復用器的一個端口，第四波分復用器的另兩個端口分別連接第二光隔離器和第一耦合器的第三個端口，第二光隔離器連接第二摻鉺光纖，第二摻鉺光纖連接第三光濾波器，第三光濾波器連接第二光環路器。
[0008]與現有技術相比，本發明的優點在于:首先，結構中采用了脈沖泵浦光源和摻鉺光纖，不但可以放大前向的光信號，還能夠放大背向散射光；其次，結構中使用了濾波器，可以過濾掉不需要的波長，減小了光噪聲，有效延長了光纖探測距離。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明結構示意圖；
[0010]圖2為本發明優選方案結構示意圖。
[0011]圖中:
[0012]1、脈沖信號光源，2、脈沖泵浦光源,3、第一波分復用器,4、前端傳感光纖,5、第一率禹合器，6、第一光隔離器,7、第一摻鉺光纖,8、第一光濾波器,9、第二波分復用器,10、第二摻鉺光纖，11、第二光濾波器，12、第一光環路器,13、后端傳感光纖，14、第三波分復用器，
15、第二光環路器，16、第四波分復用器，17、第三光濾波器，18、第四光濾波器，19、第二光隔離器。
【具體實施方式】
[0013]實施例一:
[0014]如圖1所示:一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，包括脈沖信號光源1、脈沖泵浦光源2、第一波分復用器3、前端傳感光纖4、后端傳感光纖13和無源部分，所述無源部分包括第一稱合器5、第一光隔離器6、第一摻鉺光纖7、第一光濾波器8、第二摻鉺光纖10、第二光濾波器11和第一光環路器12，所述脈沖信號I與脈沖泵浦光源2分別連接第一波分復用器3的兩個端口，第一波分復用器3的另一端口連接前端傳感光纖4，其特征在于:所述無源部分的兩端分別連接前端傳感光纖4和后端傳感光纖13。
[0015]所述前端傳感光纖4連接無源部分的第一稱合器5的一個端口，第一稱合器5的另兩個端口分別連接第一光隔離器6和第二光濾波器11，第一光隔離器6連接第一摻鉺光纖7，第一摻鉺光纖7連接第一光濾波器8，第一光濾波器8連接第一光環路器12的一個端口，第一光環路器12的另兩個端口分別連接后端傳感光纖12和第二摻鉺光纖10，第二摻鉺光纖10連接第二光濾波器11。
[0016]所述遙泵光放大器的運作過程如下:由脈沖信號光源I輸出脈沖信號光，由脈沖泵浦光源2輸出泵浦光，通過第一波分復用器3將兩束光耦合進前端傳感光纖4中，再進入第一稱合器5中將稱合光分成兩束,其中一束稱合光通過第一光隔離器6進入第一摻鉺光纖7中進行放大，放大后的耦合光再通過第一光濾波器8過濾掉耦合光中泵浦光和自發輻射波長的光，剩下的被放大的脈沖信號光再通過第一光環路器12進入后端傳感光纜13中，至此，脈沖光信號實現了光放大。放大后的脈沖傳感光信號在沿后端傳感光纜13傳輸中產生的背向散射光信號經第一光環路器12進入第二摻鉺光纖10中，在第二摻鉺光纖10放大后再進入第二光濾波器11，在第二光濾波器11中過濾掉第二摻鉺光纖10中產生的自發輻射噪聲，然后背向散射光再分別沿著第一耦合器5、前端傳感光纖4、第一波分復用器3進入脈沖信號光源1，再進入傳感主機之中進行處理。由第一耦合器5分出的另一束耦合光經過第二光濾波器11進入第二摻鉺光纖10中，用來對從后端傳感光纖13進來的背向散射光進行放大。
[0017]實施例二:
[0018]如圖2所示:作為本發明的一種優選方案，所述脈沖信號光源I和脈沖泵浦光源2分別連接第一波分復用器3的兩個端口，第一波分復用器3的另一端口連接前端傳感光纖4，前端傳感光纖4連接第二波分復用器9的一個端口，第二波分復用器9的另兩個端口分別連接第二光環路器15的一個端口和第一耦合器5的一個端口，第二光環路器15的另兩個端口分別連接第三波分復用器14的一個端口和第三光濾波器17，第三波分復用器14的另兩個端口分別連接第四光濾波器18和第一耦合器5的一個端口，第四光濾波器18連接第一摻鉺光纖7，第一摻鉺光纖7連接第一光濾波器8，第一光濾波器8連接第一光環路器12的一個端口，第一光環路器12的另兩個端口分別連接后端傳感光纖13和第四波分復用器16的一個端口，第四波分復用器16的另兩個端口分別連接第二光隔離器19和第一耦合器5的第三個端口，第二光隔離器連接19連接第二摻鉺光纖10，第二摻鉺光纖10連接第三光濾波器17，第三光濾波器17連接第二光環路器15。
[0019]所述遙泵光放大器的運作過程如下:由脈沖信號光源I輸出脈沖信號光，由遠程脈沖泵浦光源2輸出脈沖泵浦光，通過第一波分復用器3將兩束光耦合進前端傳感光纖4中，耦合光再進入第二波分復用器9，第二波分復用器9將輸入的耦合光再分為脈沖泵浦光和脈沖信號光，其中脈沖泵浦光進入第一稱合器5,第一稱合器5將脈沖泵浦光分成兩束，其中第一束脈沖泵浦光進入第三波分復用器14，另一束脈沖泵浦光進入第四波分復用16。由第二波分復用器9輸出的脈沖信號光經過第二光環路器15進入第三波分復用器14，在第三波分復用器14中，脈沖信號光與從第一耦合器5分出的第一束脈沖泵浦光混合，然后混合的脈沖信號光和脈沖泵浦光經過第四光濾波器18進入第一摻鉺光纖7進行放大，放大的混合脈沖信號光和脈沖泵浦光經過第一光濾波器8，第一光濾波器8將混合光中的泵浦光及自發輻射波長的光都過濾掉，剩下的放大的脈沖信號光再經第一光環路器12進入后端傳感光纖13中，至此，脈沖光信號實現了光放大。放大后的脈沖光信號在沿后端傳感光纜13傳輸過程中產生的背向散射光信號經第一光環路器12進入第四波分復用器16，在第四波分復用器16中與從第一耦合器分出的另一束脈沖泵浦光進行混合，混合光再經第二光隔離器19進入第二摻鉺光纖10對背向散射光進行放大。放大后的背向散射光再順序經過第三光濾波器17、第二光纖環路器15、第二波分復用器9、前端傳感光纖4、第一波分復用器3傳輸進入脈沖信號光源1，再進入傳感主機進行處理。
[0020]相對于實施例一而言，實施例二通過設置兩個濾波器，使得信號光只會通過第一摻鉺光纖7這一路，從而避免了因為直接進入第一波分復用器5而衰減3db，進一步增大了進入后端傳感光纖13的信號光光強。
【權利要求】
1.一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，包括脈沖信號光源、脈沖泵浦光源、第一波分復用器、前端傳感光纖、后端傳感光纖和無源部分，所述無源部分包括第一耦合器、第一光隔離器、第一摻鉺光纖、第一光濾波器、第二摻鉺光纖、第二光濾波器、第一光環路器，所述脈沖信號光源與脈沖泵浦光源分別連接第一波分復用器的兩個端口，第一波分復用器的另一端口連接前端傳感光纖，其特征在于:所述無源部分的兩端分別連接前端傳感光纖和后端傳感光纖。
2.根據權利要求1所述的一種用于分布式光纖傳感的遙泵光放大器，其特征在于:所述前端傳感光纖連接無源部分的第一耦合器的一個端口，第一耦合器的另兩個端口分別連接第一光隔離器和第二光濾波器，第一光隔離器連接第一摻鉺光纖，第一摻鉺光纖連接第一光濾波器，第一光濾波器連接第一光環路器的一個端口，第一光環路器的另兩個端口分別連接后端傳感光纖和第二摻鉺光纖，第二摻鉺光纖連接第二光濾波器。。
3.根據權利要求1所述的一種基于光纖微彎損耗的在線監測柵欄裝置，其特征在于:所述脈沖信號光源和脈沖泵浦光源分別連接第一波分復用器的兩個端口，第一波分復用器的另一端口連接前端傳感光纖，前端傳感光纖連接第二波分復用器的一個端口，第二波分復用器的另兩個端口分別連接第二光環路器的一個端口和第一耦合器的一個端口，第二光環路器的另兩個端口分別連接第三波分復用器的一個端口和第三光濾波器，第三波分復用器的另兩個端口分別連接第四光濾波器和第一耦合器的一個端口，第四光濾波器連接第一摻鉺光纖，第一摻鉺光纖連接第一光濾波器，第一光濾波器連接第一光環路器的一個端口，第一光環路器的另兩個端口分別連接后端傳感光纖和第四波分復用器的一個端口，第四波分復用器的另兩個端口分別連接第二光隔離器和第一耦合器的第三個端口，第二光隔離器連接第二摻鉺光纖，第二摻鉺光纖連接第三光濾波器，第三光濾波器連接第二光環路器。
【文檔編號】G02F1/39GK103698959SQ201210369175
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月27日 優先權日:2012年9月27日
【發明者】張徐亮, 陳宇飛 申請人:上海華魏光纖傳感技術有限公司