专利名称：新型光纤波分复用器及其工作方法
技术领域：
本发明涉及分布式光纤传感技术领域，尤其涉及分布式光纤传感技术的光路结构部分。
背景技术：
分布式光纤温度传感系统(RDTS)基于背向拉曼散射原理，当激光脉冲在光纤中传输过程中，光纤中会不断产生拉曼散射(斯托克斯、反斯托克斯)、瑞利散射及布里渊散射等散射光，其中一部分会发生后向散射，我们称这部分散射光为“背向散射光”。RDTS就是采用背向拉曼散射中反斯托克斯作为温度敏感信号的一种温度传感系统，为了消除光源功率、测温光缆所处环境的应力应变等因素对温度解调的影响，需要再引入一路信号作为参考。在目前RDTS产品中通常采用斯托克斯散射光或者瑞利散射光作为参考信号，其中尤以斯托克斯散射光居多。但在使用过程中发现，斯托克斯散射光很容易受到受激拉曼散射的影响导致信号的非线性失真，降低系统稳定性。而同时传统瑞利解调结构的损耗大、 信噪比低、也在一定程度上受受激拉曼散射影响的影响等弊病。分布式光纤温度传感系统涉及的光信号主要包含注入光脉冲信号、瑞利散射光信号(Rayleigh)、斯托克斯散射光信号(Stokes)及反斯托克斯散射光信号(Anti-Stokes)， 本发明所阐述的光纤波分复用器就是用于处理以上光信号的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有光纤波分复用器的缺点和不足，提供一种不受受激拉曼散射影响的、低损耗的新型光纤波分复用器及其工作方法。本发明的目的是这样实现的—种新型光纤波分复用器，包括一个分光器和两个滤波装置，其特征在于分光器的输出端连接一个滤波片，仅允许透射背向散射光中的反斯托克斯光信号；分光器输入端连接一个带通滤波器或者一个滤波片，带通滤波器只允许瑞利散射光信号通过，滤波片仅允许透射背向散射光中的斯托克斯光信号。入射激光脉冲信号从分光器输入端注入，并经过分光器到达输出端的滤波片被反射后进入后续传感光纤，入射激光脉冲在传感光纤传输过程中发生背向散射，背向散射光信号中的瑞利散射光信号、斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号经过滤波片1时，其中的反斯托克斯光信号透射过滤波片1进入到后续光电处理单元，其余的背向散射光信号则经滤波片1反射后进入分光器，后经带通滤波器或者滤波片的滤波或者透射，背向散射光信号中的斯托克斯光信号被分离出来即获得比较干净的瑞利散射信号，也即滤除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信号。所述的分光器可以为耦合器或者环形器等，主要用于将入射光注入到光纤，将背向散射光注入到后端光、电处理单元；
本发明相对于现有技术的优点在于首先，散射光直接经过滤波片1获得反斯托克斯光信号，可以最大程度的减少反斯托克斯光信号的损耗，提高了系统信噪比；其次，将瑞利散射信号进行必要的滤波，从而避免了受激拉曼散射(主要是斯托克斯非线性)的影响；最后，定比例耦合器或者环形器的引入可以减少输入光功率的损耗，从而也提高了系统信噪比。
图1是本发明所述实施方式一。图2是本发明所述实施方式二。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明的具体实施步骤。实施例1 如图1，滤波片1和耦合器4的输出端相连，耦合器4的输入端连接一个带通滤波器5，滤波片1仅允许透射反斯托克斯光，反射非反斯托克斯光；带通滤波器5只允许瑞利散射光通过，耦合器4为2X2耦合器，耦合器4端口的分光比为90% (端口 6) 10% (端口 7)。入射激光脉冲信号从耦合器4输入端注入，并经过耦合器4到达输出端的滤波片 1被反射到端口 2，由于在RDTS中，端口 2会直接或者间接与传感光纤相连接，入射激光脉冲在传感光纤传输过程中发生背向散射，背向散射光信号中的瑞利散射光信号、斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号经过滤波片1时，其中的反斯托克斯光信号透射过滤波片1进入到后续光电处理单元，其余的背向散射光信号则经滤波片1反射后进入分耦合器4，后经带通滤波器5的滤波，背向散射光信号中的斯托克斯光信号被滤掉，即获得比较干净的瑞利散射信号，也即滤除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信号。过滤后的瑞利散射光信号从端口8进入后续光电处理单元。至此，完成温度敏感信号(反斯托克斯散射信号)和参考信号(瑞利散射信号)的提取。实施例2 如图2，滤波片1和环形器4的输出端相连，耦合器4的输入端连接滤波片6，滤波片1仅允许透射反斯托克斯光，反射非反斯托克斯光；滤波片6仅允许透射斯托克斯光，反射非斯托克斯光。入射激光脉冲信号从环形器4输入端注入，并经过环形器4到达输出端的滤波片 1被反射到端口 2，由于在RDTS中，端口 2会直接或者间接与传感光纤相连接，入射激光脉冲在传感光纤传输过程中发生背向散射，背向散射光信号中的瑞利散射光信号、斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号经过滤波片1时，其中的反斯托克斯光信号透射过滤波片1进入到后续光电处理单元，其余的背向散射光信号则经滤波片1反射后进入环形器4，经过滤波片2时，其中的斯托克斯光透过滤波片2从端口 9输出，此时，背向散射光中只有比较干净的瑞利散射信号，也即滤除了斯托克斯和反斯托克斯散射的瑞利散射光信号。过滤后的瑞利散射光信号从端口8进入后续光电处理单元。至此，完成温度敏感信号(反斯托克斯散射信号)和参考信号(瑞利散射信号)的提取。
权利要求
1.一种新型光纤波分复用器，包括一个分光器和两个滤波装置，其特征在于分光器 (4)的输出端和输入端分别连接一个滤波装置。
2.根据权利要求1所述的新型光纤波分复用器，其特征在于所述的分光器(4)的一端连接一个滤波片(1)，它仅允许透射背向散射光中的反斯托克斯光信号，分光器(4)的另一端连接一个带通滤波器(5)或者一个滤波片(6)，用来过滤或者透射斯托克斯光信号。
3.根据权利要求1所述的新型光纤波分复用器，其特征在于所述的分光器(4)可以是光纤耦合器或者光纤环形器等具有分光功能的器件中的一种。
4.一种新型光纤波分复用器的工作方法，其特征在于，所述的工作方法包括下列步骤a、激光脉冲信号经过分光器到达滤波片(1)，被全部反射进入后续传感光纤；b、光在传感光纤中传输时会发生背向散射，背向散射光沿着光进入的方向原路返回； C、背向散射光经过滤波片(1)，其中的反斯托克斯光透过滤波片(1)进入后续处理单元；d、被滤波片(1)反射回的背向散射光经过分光器(4)进入带通滤波器(5)或者滤波片 (6)，其中的斯托克斯光被过滤或者透射后分离出来；e、此时背向散射光中只剩下比较干净的瑞利散射光，经过光纤输出到后续处理单元。
全文摘要
本发明公开了一种新型光纤波分复用器及其工作方法，属于光纤传感技术领域，本发明主要通过将一个分光器的输出端和输入端分别连接一个滤波装置，将传感光纤中产生的反斯托克斯光、斯托克斯光和瑞利散射光等后向散射光分离出来，得到作为测量温度信号的反斯托克斯光和作为参考信号的瑞利散射光。通过采用该技术方案，可以最大程度的减少反斯托克斯光信号的损耗，提高了系统信噪比；避免了受激拉曼散射的影响。
文档编号G01K11/32GK102445733SQ20101050072
公开日2012年5月9日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者皋魏, 郭兆坤 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司