利用分布式拉曼放大和edfa技术提高远距离botdr系统温度分辨率的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用分布式拉曼放大和EDFA技术提高远距离BOTDR系统温度分辨率的装置。
【背景技术】
[0002]近年来，基于自发布里渊散射的分布式光纤传感技术已经引起了人们的广泛关注，它具有巨大的市场潜力，该技术在管道、电缆、桥梁、铁路等领域需要进行长距离的监测，然而，自发布里渊散射信号的功率却非常弱，随着传感距离的增大，泵浦的消耗会使得布里渊散射信号的功率会更加弱，系统的信噪比将会变得越来越差，系统的温度分辨率也会变得越来越低。因此，如何提高远距离BOTDR系统的温度分辨率成为了分布式光纤传感技术的一个研宄热点。
[0003]为了提高BOTDR系统的传感距离和温度分辨率，可以采用分布式拉曼放大技术，但是连续拉曼泵浦激光的峰值功率却是有一定限制的，传感距离不可能很远，随着传感距离的增大，在传感光纤的末端，温度分辨率会很低。目前，采用编码技术和系统平均方法都可以提高系统的信噪比，进而提高传感距离，但是，编码技术对系统信噪比的改善必须在一定的编码长度范围之内，当超过最佳编码的长度以后，随着编码长度的增加，采用编码技术不能再继续提高系统的信噪比，温度分辨率也不能再提高，而且对编码信号的系统响应进行解调的时候，在硬件上实现起来是比较复杂的；采用系统平均方法在提高系统传感距离的同时，却大大增加了系统的测量时间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种利用分布式拉曼放大和EDFA技术提高远距离BOTDR系统温度分辨率的装置，本装置具有补偿信号衰减，提高远距离系统温度分辨率的优点。
[0005]为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是:
[0006]一种利用分布式拉曼放大和EDFA技术提高远距离BOTDR系统温度分辨率的装置，包括拉曼光纤激光发生装置、探测脉冲光产生装置、波分复用器、光环形器、第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、耦合器、光电探测器、第一传感光纤、第二传感光纤、第一耦合器、第二耦合器、第一 EDFA、电光调制器、混频滤波器、频谱分析仪、AD数据采集单元和显示装置，上述的探测光产生装置后端加上光隔离器，防止反射光对光源进行干扰和损伤，然后进入光衰减器和EDFA的组合可以放大光强、精细调节光功率，最后经过偏振控制器、声光调制器、环形器和匹配光栅的组合可以将光信号调制成低噪声、偏振方向一致的脉冲光，探测脉冲光产生装置的输出端连接第一光环形器的第一端口，第一光环形器的第二端口与第一声光调制器的输出端分别连接波分复用器，第一光环形器的第三端口通过第一光纤光栅连接第二光环形器的第一端口，第二光环形器的第二端口连接第二光纤光栅，第二光环形器的第三端口通过第三光纤光栅连接第二耦合器的一个输入端，波分复用器连接第一耦合器并由一个输出端分出一路光引入到电光调制器中，用IlGHz的频率对其进行调制，用于产生频移之后的本地光，并输出到第二親合器的另一输入端，第一親合器的另一输出端通过第一传感光纤连接EDFA，EDFA连接第二传感光纤，第二耦合器的输出端连接光电探测器后，依次经过混频滤波器、频谱分析仪、AD数据采集单元后连接显示装置。
[0007]所述的装置，所述的第一传感光纤的长度不大于50km。
[0008]所述的装置，所述的第二传感光纤的长度不大于50km。
[0009]所述的装置，第一光纤光栅和第三光纤光栅的中心波长与探测光产生装置的波长相同，带宽不大于0.2nm。
[0010]所述的装置，第二光纤光栅的中心波长与探测光产生装置的波长相同，带宽为l-2nm。
[0011]所述的装置，所述的探测脉冲光产生装置包括依次连接的探测光产生装置、光隔离器、光衰减器、第二 EDFA、偏振控制器和第一声光调制器，所述的拉曼光纤激光发生装置包括依次连接的拉曼光纤激光器和第二声光调制器，且第一声光调制器和第二声光调制器保持同步开关状态。
[0012]本发明的技术效果在于，通过采用分布式拉曼放大技术，在传感光纤的特定位置上加入EDFA，然后再接上传感光纤，那么从传感光纤的首端至尾端，其中的自发布里渊散射信号的功率都能保持一定的强度，传感光纤远端的温度分辨率只会随着传感距离的增大降低很小的一部分。同时，滤除了后向瑞利散射信号、降低了噪声功率，削弱了其对后向布里渊散射信号提取的干扰。
[0013]下面结合附图对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0014]图1本发明的结构示意图；
[0015]图2为对本发明进行验证的第二传感光纤连接的具体设计方法；
[0016]图3为本发明实施例中传感光纤加热区域附近的后向布里渊散射信号图；
[0017]图4为传统方法和本发明方法沿传感光纤的温度分辨率对比示意图。
【具体实施方式】
[0018]参见图1，本发明包括1480nm拉曼光纤激光器、1535nm探测光产生装置、WDM(波分复用器)、光环形器、第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、耦合器、光电探测器、光隔离器、VOA(光衰减器)、偏振控制器(PS)、声光调制器(AOM)、电光调制器(EOM)、第一传感光纤、第二传感光纤、EDFA、加热装置、频谱分析仪，上述的由1535nm探测光、1480nm拉曼光纤激光器及一些光学器件所产生的偏振方向一致、光功率足够大的脉冲光经过耦合器I分出一路光引入到电光调制器中，用IlGHz的频率对其进行调制，用于产生频移之后的本地光，另一路光经过一段45km的传感光纤、EDFA放大后，再经加热装置进入另一部分传感光纤中，光沿传感光纤传播时，从环形器I的2端口返回后向散射信号，3端口输出，然后进入反射光栅中，环形器和匹配光栅的组合可以滤除EDFA所产生的ASE噪声及后向瑞利散射信号，去噪后的脉冲光信号经耦合器2将传感光纤反射回来的后向布里渊散射光和本地频移光进行光的相干检测，并通过光电探测器转变成电信号，然后与微波本振进行混频，对该电信号进行下变频处理，对该信号进行滤波后，最后经由频谱分析仪分析仪、AD数据采集，由自发布里渊反射频移量转换成对应的温度和