利用分布式拉曼放大和edfa技術提高遠距離botdr系統溫度分辨率的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用分布式拉曼放大和EDFA技術提高遠距離BOTDR系統溫度分辨率的裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，基于自發布里淵散射的分布式光纖傳感技術已經引起了人們的廣泛關注，它具有巨大的市場潛力，該技術在管道、電纜、橋梁、鐵路等領域需要進行長距離的監測，然而，自發布里淵散射信號的功率卻非常弱，隨著傳感距離的增大，泵浦的消耗會使得布里淵散射信號的功率會更加弱，系統的信噪比將會變得越來越差，系統的溫度分辨率也會變得越來越低。因此，如何提高遠距離BOTDR系統的溫度分辨率成為了分布式光纖傳感技術的一個研宄熱點。
[0003]為了提高BOTDR系統的傳感距離和溫度分辨率，可以采用分布式拉曼放大技術，但是連續拉曼泵浦激光的峰值功率卻是有一定限制的，傳感距離不可能很遠，隨著傳感距離的增大，在傳感光纖的末端，溫度分辨率會很低。目前，采用編碼技術和系統平均方法都可以提高系統的信噪比，進而提高傳感距離，但是，編碼技術對系統信噪比的改善必須在一定的編碼長度范圍之內，當超過最佳編碼的長度以后，隨著編碼長度的增加，采用編碼技術不能再繼續提高系統的信噪比，溫度分辨率也不能再提高，而且對編碼信號的系統響應進行解調的時候，在硬件上實現起來是比較復雜的；采用系統平均方法在提高系統傳感距離的同時，卻大大增加了系統的測量時間。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種利用分布式拉曼放大和EDFA技術提高遠距離BOTDR系統溫度分辨率的裝置，本裝置具有補償信號衰減，提高遠距離系統溫度分辨率的優點。
[0005]為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是:
[0006]一種利用分布式拉曼放大和EDFA技術提高遠距離BOTDR系統溫度分辨率的裝置，包括拉曼光纖激光發生裝置、探測脈沖光產生裝置、波分復用器、光環形器、第一光纖光柵、第二光纖光柵、第三光纖光柵、耦合器、光電探測器、第一傳感光纖、第二傳感光纖、第一耦合器、第二耦合器、第一 EDFA、電光調制器、混頻濾波器、頻譜分析儀、AD數據采集單元和顯示裝置，上述的探測光產生裝置后端加上光隔離器，防止反射光對光源進行干擾和損傷，然后進入光衰減器和EDFA的組合可以放大光強、精細調節光功率，最后經過偏振控制器、聲光調制器、環形器和匹配光柵的組合可以將光信號調制成低噪聲、偏振方向一致的脈沖光，探測脈沖光產生裝置的輸出端連接第一光環形器的第一端口，第一光環形器的第二端口與第一聲光調制器的輸出端分別連接波分復用器，第一光環形器的第三端口通過第一光纖光柵連接第二光環形器的第一端口，第二光環形器的第二端口連接第二光纖光柵，第二光環形器的第三端口通過第三光纖光柵連接第二耦合器的一個輸入端，波分復用器連接第一耦合器并由一個輸出端分出一路光引入到電光調制器中，用IlGHz的頻率對其進行調制，用于產生頻移之后的本地光，并輸出到第二親合器的另一輸入端，第一親合器的另一輸出端通過第一傳感光纖連接EDFA，EDFA連接第二傳感光纖，第二耦合器的輸出端連接光電探測器后，依次經過混頻濾波器、頻譜分析儀、AD數據采集單元后連接顯示裝置。
[0007]所述的裝置，所述的第一傳感光纖的長度不大于50km。
[0008]所述的裝置，所述的第二傳感光纖的長度不大于50km。
[0009]所述的裝置，第一光纖光柵和第三光纖光柵的中心波長與探測光產生裝置的波長相同，帶寬不大于0.2nm。
[0010]所述的裝置，第二光纖光柵的中心波長與探測光產生裝置的波長相同，帶寬為l-2nm。
[0011]所述的裝置，所述的探測脈沖光產生裝置包括依次連接的探測光產生裝置、光隔離器、光衰減器、第二 EDFA、偏振控制器和第一聲光調制器，所述的拉曼光纖激光發生裝置包括依次連接的拉曼光纖激光器和第二聲光調制器，且第一聲光調制器和第二聲光調制器保持同步開關狀態。
[0012]本發明的技術效果在于，通過采用分布式拉曼放大技術，在傳感光纖的特定位置上加入EDFA，然后再接上傳感光纖，那么從傳感光纖的首端至尾端，其中的自發布里淵散射信號的功率都能保持一定的強度，傳感光纖遠端的溫度分辨率只會隨著傳感距離的增大降低很小的一部分。同時，濾除了后向瑞利散射信號、降低了噪聲功率，削弱了其對后向布里淵散射信號提取的干擾。
[0013]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
【附圖說明】
[0014]圖1本發明的結構示意圖；
[0015]圖2為對本發明進行驗證的第二傳感光纖連接的具體設計方法；
[0016]圖3為本發明實施例中傳感光纖加熱區域附近的后向布里淵散射信號圖；
[0017]圖4為傳統方法和本發明方法沿傳感光纖的溫度分辨率對比示意圖。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1，本發明包括1480nm拉曼光纖激光器、1535nm探測光產生裝置、WDM(波分復用器)、光環形器、第一光纖光柵、第二光纖光柵、第三光纖光柵、耦合器、光電探測器、光隔離器、VOA(光衰減器)、偏振控制器(PS)、聲光調制器(AOM)、電光調制器(EOM)、第一傳感光纖、第二傳感光纖、EDFA、加熱裝置、頻譜分析儀，上述的由1535nm探測光、1480nm拉曼光纖激光器及一些光學器件所產生的偏振方向一致、光功率足夠大的脈沖光經過耦合器I分出一路光引入到電光調制器中，用IlGHz的頻率對其進行調制，用于產生頻移之后的本地光，另一路光經過一段45km的傳感光纖、EDFA放大后，再經加熱裝置進入另一部分傳感光纖中，光沿傳感光纖傳播時，從環形器I的2端口返回后向散射信號，3端口輸出，然后進入反射光柵中，環形器和匹配光柵的組合可以濾除EDFA所產生的ASE噪聲及后向瑞利散射信號，去噪后的脈沖光信號經耦合器2將傳感光纖反射回來的后向布里淵散射光和本地頻移光進行光的相干檢測，并通過光電探測器轉變成電信號，然后與微波本振進行混頻，對該電信號進行下變頻處理，對該信號進行濾波后，最后經由頻譜分析儀分析儀、AD數據采集，由自發布里淵反射頻移量轉換成對應的溫度和