專利名稱：一種基于波分復用的光纖傳感系統(tǒng)結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感系統(tǒng)結構，特別涉及一種基于波分復用的光纖 傳感系統(tǒng)結構。
背景技術：
基于光纖光纜的分布式光纖傳感系統(tǒng)，具有同時獲取在監(jiān)測光纖光纜敷 設區(qū)域內被測量隨時間和空間變化的信息的能力，適用于長距離光纖光纜系
統(tǒng)的分布式偵聽;險測領i或。該傳感系統(tǒng)主要用于才全測定位應力、應變和^展動， 對需要防護重要區(qū)域、目標如軍事重地、管制區(qū)域、各種重要管線以及重 要國境線進行入侵預警和監(jiān)視并提供精確定位，是安全防護領域的重要技術。
馬赫-澤德干涉型光纖傳感系統(tǒng)的傳感部分是一種典型的馬赫-澤德干 涉儀?，F(xiàn)有技術中的基本結構1如圖1所示，2x2耦合器106和108、光纖(或 光纜)107構成馬赫-澤德干涉儀。光發(fā)射機102發(fā)射的光信號被1x2功分器 104分成兩束光，其中一束光經106、 107、 108、 1x2功分器105后^皮光電轉 換接收器103接收，另一束光經105、 108、 107、 106后被光電轉換接收器101 接收，通過處理IOI、 103接收到的信號，可獲得外場變化信息，定位應力、 應變或振動發(fā)生的位置。
由光發(fā)射機102發(fā)射的光信號分為沿兩個相反方向傳輸的光，如果傳感 光纖(或光纜)107的某部分受到外力作用產生形變或振動，那么在107中傳 輸的光信號的相位會發(fā)生變化。通過檢測兩個方向的光信號波形變化的時間 差，即可計算出應力、應變或振動發(fā)生的位置。
圖l中所示現(xiàn)有技術中，光電轉換接收機IOI、 103采用單一的光電轉換 檢測器。這種結構存在光電轉換檢測器輸出的直流信號較高、輸出的交流信 號受偏振的影響、系統(tǒng)檢測擾動位置時準確度較差、在長距離應用中靈敏度 比較低等缺點。
現(xiàn)有技術中的基本結構2如圖2所示，包括光信號的收發(fā)部分201、耦合 模塊l 202、引導光纖(或光纜)203、耦合模塊2 204和傳感光纖(或光纜)205， 205形成一環(huán)形，與其它部分形成一封閉區(qū)域。光信號的收發(fā)部分201 包括光發(fā)生器209、放大器206、 210以及光電轉換器207、 208、 211、 212。 其中206、 207、 208構成一個平衡檢測光電轉換接收器，210、 211、 212構成 另 一個平衡檢測光電轉換接收器。
圖2中所示現(xiàn)有技術采用探測器對組成平衡探測器，克服了圖1所示技 術中光電轉換檢測器輸出的直流信號較高、輸出的交流信號受偏振的影響、 系統(tǒng)一企測擾動位置時準確度較差的缺點。
圖1和圖2所示的現(xiàn)有技術采用單一的光信號波長，接收模塊接收的光 信號中混雜了背向瑞利散射光信號噪聲和布里淵散射光信號噪聲，這些噪聲 在長距離監(jiān)控系統(tǒng)中光發(fā)射模塊需要發(fā)射大功率光信號時嚴重干擾了有用信 號，限制了傳感系統(tǒng)的監(jiān)控范圍和接收靈敏度。
發(fā)明內容
鑒于現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種基于波分復用的光纖 傳感系統(tǒng)結構，包括光信號的發(fā)射接收部分、波分復用模塊、引導光纖(或 光纜)、耦合模塊和傳感光纖(或光纜)。
所述傳感光纖(或光纜)與耦合模塊一起構成馬赫-澤德(Mach-Zehnder ) 干涉儀，波分復用模塊連接到光信號的收發(fā)部分，引導光纖(或光纜)將耦 合模塊連接到波分復用模塊。
所述光信號發(fā)射接收部分采用兩套發(fā)射和接收，兩套發(fā)射機發(fā)射的光信 號波長不同，兩種波長的光信號分別在傳感光纖(或光纜)的兩個相反的傳 輸方向上構成各自的馬赫-澤德干涉儀。
所述波分復用模塊，根據光信號發(fā)射接收部分發(fā)射的兩個波長之間的間 隔，包括兩個粗波分復用器件或密集波分復用器件或兩個光環(huán)行器組合兩個 光濾波器，分離發(fā)射光信號和接收光信號，同時所述波分復用模塊還濾除背 向瑞利散射噪聲和布里淵散射噪聲，降低了接收方向的噪聲，提高了系統(tǒng)的接收靈敏度，擴展了傳感系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。
所述耦合模塊分別將順時針和逆時針方向的發(fā)射光信號分成兩路干涉信 號，同時把從反方向來的干涉光信號進行耦合，輸送到波分復用模塊。
所述波分復用模塊、引導光纖(或光纜)和耦合模塊部分可以相互獨立 或成為一個整體。
所述引導光纖(或光纜)和傳感光纖(或光纜)可以相互獨立或在同一 根光纜中。
所述傳感光纖(或光纜)通過兩根光纖與耦合模塊相連接來實現(xiàn)。
本發(fā)明的有益效果在于，光信號發(fā)射接收部分采用兩套發(fā)射和接收，兩 套發(fā)射機發(fā)射的光信號波長不同，兩種波長的光信號分別在傳感光纖(或光 纜)的兩個相反的傳輸方向上構成各自的馬赫-澤德干涉儀。兩種波長的光 信號采用波分復用模塊進行分離，在接收方向波分復用模塊濾除背向瑞利散 射噪聲和布里淵散射噪聲，降低了接收方向的噪聲，提高了系統(tǒng)的接收靈敏 度，擴展了傳感系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。
圖1為現(xiàn)有技術中光纖傳感系統(tǒng)結構1;
圖2為現(xiàn)有技術中光纖傳感系統(tǒng)結構2;
圖3為本發(fā)明實施例1的光纖傳感系統(tǒng)結構示意圖4為本發(fā)明實施例2的光纖傳感系統(tǒng)結構示意具體實施例方式
本發(fā)明提供一種光纖傳感系統(tǒng)結構。以下結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
實施例一
本發(fā)明提供 一 種光纖傳感系統(tǒng)結構，如圖3所示，該系統(tǒng) 包括光信號的發(fā)射接收部分301、波分復用模塊302、引導光纖(或光纜) 303、耦合模塊304和傳感光纖(或光纜)305, 305形成一環(huán)形，與其它部分 形成一封閉區(qū)域。本實施例中，所述光信號的發(fā)射接收部分301包括光信號發(fā)生器1 307、 光信號發(fā)生器2 308、光電轉換接收器l 309和光電轉換接收器1 306。其中307、 308發(fā)射的光信號波長不同，306、 309接收的光信號波長也不同。
所述波分復用模塊302包括兩個具有波分復用功能的粗波分復用器件或 密集波分復用器件310、 311，具有波分復用功能的3]0、 311也可以由光環(huán)行 器與光濾波器組合而成，實現(xiàn)分離發(fā)射光信號和接收光信號。
所述引導光纖(或光纜)303包括2根光纖，用于連接波分復用模塊302和 耦合模塊304。
所述耦合模塊304包括兩個lx2或2x2的耦合器312、 313。 所述傳感光纖(或光纜)305包括至少2根光纖，用于連接耦合器312、 313,
構成一個環(huán)。所述2根傳感光纖可以并行置于一根光纜內，也可以以其它形式放置。
本實施例中，光信號發(fā)生器1 307發(fā)射的光信號波長1通過波分復用器 件310與反方向傳送來的光信號波長2分離，光信號波長1通過引導光纖303 傳送到耦合器312，分成兩束光信號在傳感光纖(或光纜)305中順時針方向 傳輸，到達耦合器313后兩束光信號合并成一束經引導光纖303傳送到波分 復用器311， 311分離光信號發(fā)射器2 308發(fā)射的光信號波長2和313傳來的 接收到的光信號波長l，光信號波長l被傳送到光電轉換接收器l 309。在逆 時針方向，光信號發(fā)生器2 308發(fā)射的光信號波長2通過波分復用器件311 與反方向傳送來的光信號波長1分離，光信號波長2通過引導光纖303傳送 到耦合器313,分成兩束光信號在傳感光纖(或光纜)305中逆時針方向傳輸， 到達耦合器312后兩束光信號合并成一束經引導光纖303傳送到波分復用器 310， 310分離光信號發(fā)射器1 307發(fā)射的光信號波長2和312傳來的接收到 的光信號波長2,光信號波長2被傳送到光電轉換接收器2 306。通過處理306、 309輸出的信號，可獲得外場變化信息，定位應力、應變或振動發(fā)生的位置。
實施例二
本發(fā)明提供一種光纖傳感系統(tǒng)結構，如圖4所示，所述光纖傳感系統(tǒng)結構 實現(xiàn)功能與實施例一相同，但313處于遠端，305不形成環(huán)形，與其它部分不 形成一封閉區(qū)域。
本實施例中，耦合器313放置于遠端，與312不在同一位置，因此傳感 光纖(或光纜)305不必構成一個環(huán)。光信號發(fā)生器1發(fā)射的光信號波長1通過波分復用器件310與反方向傳送來的光信號波長2分離，光信號波長1傳 送到耦合器312，分成兩束光信號在傳感光纖(或光纜)305中順時針方向傳 輸，到達耦合器313后兩束光信號合并成一束傳送到波分復用器311， 311分 離光信號發(fā)射器2 308發(fā)射的光信號波長2和313傳來的接收到的光信號波 長l，光信號波長1被傳送到光電轉換接收器1 309。在逆時針方向，光信號 發(fā)生器2 308發(fā)射的光信號波長2通過波分復用器件311與反方向傳送來的 光信號波長1分離，光信號波長2傳送到耦合器313,分成兩束光信號在傳感 光纖(或光纜)305中逆時針方向傳輸，到達耦合器312后兩束光信號合并成 一束傳送到波分復用器310， 310分離光信號發(fā)射器1 307發(fā)射的光信號波長 2和312傳來的接收到的光信號波長2，光信號波長2被傳送到光電轉換接收 器2 306。通過處理306、 309輸出的信號，可獲得外場變化信息，定位應力、 應變或振動發(fā)生的位置。
本實施例中，所述傳感光纖(或光纜)305 、引導光纖(或光纜)303可 存在于同 一根光纜中或不同光纜中。
上述實施例僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權利要求
1.一種基于波分復用的光纖傳感系統(tǒng)結構，包括光信號的發(fā)射接收部分、波分復用模塊、引導光纖(或光纜)、耦合模塊和傳感光纖(或光纜)，其中傳感光纖(或光纜)與耦合模塊一起構成馬赫-澤德(Mach-Zehnder)干涉儀，波分復用模塊連接到光信號的收發(fā)部分，引導光纖(或光纜)連接耦合模塊和波分復用模塊。其特征在于光信號發(fā)射接收部分采用兩套發(fā)射和接收，兩套發(fā)射機發(fā)射的光信號波長不同，兩種波長的光信號分別在傳感光纖(或光纜)的兩個相反的傳輸方向上構成各自的馬赫-澤德干涉儀。
2. 根據權利要求1所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，兩種波長的光信 號采用波分復用模塊進行分離，波分復用模塊濾除在接收方向的背向瑞利散 射噪聲和布里淵散射噪聲，降低了接收方向的噪聲，提高了系統(tǒng)的接收靈敏 度，擴展了傳感系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。
3. 如權利要求1或2所述的光纖傳感系統(tǒng)，其中，根據光信號發(fā)射接收 部分發(fā)射的兩個波長之間的間隔，波分復用模塊包括兩個粗波分復用器件或 密集波分復用器件或兩個光環(huán)行器組合兩個光濾波器，用于分離發(fā)射光信號 和接收光信號，同時濾除背向瑞利散射噪聲和布里淵散射噪聲。
4. 如權利要求1或2所述的光纖傳感系統(tǒng)，其中，耦合模塊分別將順時 針和逆時針發(fā)射光信號分成兩路干涉信號，同時把從反方向來的干涉光信號 進行耦合，輸送到波分復用模塊。
5. 根據權利要求1或2所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，波分復用模 塊、引導光纖(或光纜)和耦合模塊部分可以相互獨立或成為一個整體。
6. 根據權利要求1或2所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，引導光纖(或 光纜)和傳感光纖(或光纜)可以相互獨立或在同一根光纜中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于波分復用的光纖傳感系統(tǒng)結構，包括光信號的發(fā)射接收部分、波分復用模塊、引導光纖(或光纜)、耦合模塊和傳感光纖(或光纜)；其中，光信號的發(fā)射接收部分發(fā)送兩路不同波長的光信號，通過波分復用模塊分離發(fā)射光信號和接收光信號，同時波分復用模塊還濾除背向瑞利散射噪聲和布里淵散射噪聲，波分復用模塊、引導光纖(或光纜)和耦合模塊可以相互獨立或成為一個整體，引導光纖(或光纜)和傳感光纖(或光纜)可以相互獨立或在同一根光纜中。
文檔編號G01D5/26GK101277151SQ20081011171
公開日2008年10月1日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權日2008年5月16日
發(fā)明者劍 伍, 超 左, 坤 徐, 林金桐, 洪小斌 申請人:北京郵電大學