專利名稱:基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,主要應(yīng)用于光纖傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在目前分布式光纖傳感技術(shù)中,基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光纖中的溫度和應(yīng)變的連續(xù)分布式測量,可應(yīng)用于大型建筑、公路、隧道、橋梁、大壩、通信光纜、油氣管道等健康狀況的監(jiān)測和測量,有著廣闊的應(yīng)用前景。基于自發(fā)布里淵散射光時(shí)域反射儀(BOTDR)相對(duì)于其他分布式光纖傳感器,具有單端進(jìn)行傳感測量和能對(duì)溫度和應(yīng)變同時(shí)傳感的優(yōu)點(diǎn)。布里淵散射光的強(qiáng)度和頻移受光纖所處環(huán)境的溫度和應(yīng)力影響,所以通過測量背向布里淵散射信號(hào)的強(qiáng)度或頻移就可以得到光纖的溫度和應(yīng)變的分布情況。對(duì)BOTDR而言,由于利用的自發(fā)布里淵散射光比較弱,且在普通單模光纖中對(duì)于1550nm的入射光,布里淵頻移約為11GHz,所以利用直接探測的方法很難獲得準(zhǔn)確的布里淵散射信號(hào),這就帶來了較大的測量誤差。隨著探測器帶寬的增加,等效噪聲功率值越大,即可探測到的最小功率越大,影響了 BOTDR系統(tǒng)的溫度和應(yīng)變的分辨率,而且高帶寬探測器的價(jià)格又比較昂貴。此外,BOTDR系統(tǒng)的空間分辨率受探測脈沖寬度和探測器的帶寬限制,要提高空間分辨率必須減小探測脈沖寬度,且需要增加探測器的帶寬,而探測器帶寬越寬,因此系統(tǒng)的空間分辨率和溫度、應(yīng)變的分辨率難以同時(shí)提高。由于普通單模光纖自身結(jié)構(gòu)的限制,使得在普通單模光纖的受激布里淵閾值較低,當(dāng)發(fā)生受激布里淵散射時(shí),絕大部分入射光轉(zhuǎn)換成背向散射光,這就影響了傳感的距離。為了增加傳感距離,必須提高探測信號(hào)的功率;而隨著傳感距離的增加,受激布里淵散射的閾值在降低,越容易產(chǎn)生受激布里淵散射,這就限制了 BOTDR中的傳感距離。路元?jiǎng)偟忍岢龅陌l(fā)明專利,授權(quán)號(hào)CN100504309C采用微波源和電光調(diào)制器的方法降低了探測器的帶寬,但是,在微波段IlGHz電子學(xué)檢測難度較大,而且價(jià)格很昂貴。有的學(xué)者提出了取代相干檢測系統(tǒng)中的微波信號(hào)源的方案,2007年美國的 J. Geng (J. Geng, S. Staines, M. Blake, and S. Jiang,"Distributed fiber temperatureand strain sensor using coherent radio-frequency detection of spontaneousBrillouin scattering, ” App. Opt. 46,5928-5932,2007)報(bào)道了一種不需要微波信號(hào)源的布里淵時(shí)域反射儀,其核心是利用一個(gè)布里淵激光器作為本振光,這種方法可以降低探測器的帶寬,但是該本振光的系統(tǒng)比較復(fù)雜,而且必須采用另外一個(gè)高精度的微波源和電光調(diào)制器,微波源和調(diào)制器的精度限制了系統(tǒng)的性能,也增加了系統(tǒng)的成本。2009年日本NTT 公司白勺 D. Iida(D. Iida and F. Ito, "Cost-effective bandwidth-reduced Brillouinoptical time domain reflectometry using a reference Brillouin scatteringbeam, ” App. Opt. 48,4302-4309,2009)報(bào)道了另外一種不需要微波源的布里淵光時(shí)域反射儀,利用的是一根與傳感光纖不同的光纖產(chǎn)生的布里淵散射光作為本振光,通常在光纖中布里淵散射光(約30MHz)的線寬比一般的DFB激光器的線寬(1_5ΜΗζ)寬好幾倍,由于本振光的線寬較寬影響了測量的精度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn),為了提高布里淵光時(shí)域反射儀的測量精度和傳感長度,以及降低探測器的電子帶寬等問題,本發(fā)明提供一種基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀及其基于三層結(jié)構(gòu)的傳感光纖,提出的傳感光纖不僅能夠提高布里淵閾值增加傳感距離,而且能夠降低布里淵頻移減小探測器的帶寬;通過設(shè)計(jì)出簡單的布里淵環(huán)形腔激光器作為相干探測的本振光,大大降低了探測器的帶寬,提高布里淵光時(shí)域反射儀的測量精度。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的布里淵光時(shí)域反射用傳感光纖,是三層結(jié)構(gòu)的光纖,包括纖芯內(nèi)層、纖芯外層和包層,而纖芯外層和包層是由兩層不同摻雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,纖芯內(nèi)層即內(nèi)層纖芯為傳統(tǒng)二氧化硅光纖,半徑為6-7. 5微米,摻雜GeO2的濃度約為2.9士0. 3wt. %,纖芯外層的厚度為9-20微米,摻雜Al2O3的濃度約為0.6 士0. Iwt. %,包層的摻雜F2的濃度約為0.2士0. 05wt. %,摻雜后的折射率分布為纖芯內(nèi)層的折射率>纖芯外層的折射率 >包層的折射率。布里淵光時(shí)域反射用傳感光纖,是三層結(jié)構(gòu)的光纖,包括纖芯內(nèi)層、纖芯外層和包層,而纖芯外層和包層是由兩層不同摻雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,纖芯內(nèi)層即內(nèi)層纖芯為傳統(tǒng)二氧化硅光纖,半徑為6-7. 5微米,摻雜GeO2后的折射率分布為纖芯內(nèi)層的折射率約為1. 46士0. 001,摻雜Al2O3后的纖芯外層的折射率約為1. 456士0. 001,摻雜F2包層的折射率約為 1. 45士0. 001。本發(fā)明技術(shù)方案還包括,基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,它包括光脈沖產(chǎn)生單元200,產(chǎn)生的光脈沖進(jìn)入環(huán)形器207的第一個(gè)端口,從環(huán)形器的第二個(gè)端口接到傳感光纖208,脈沖光在傳感光纖208中的背向散射光經(jīng)環(huán)形器207的第三個(gè)端口進(jìn)入到濾波器單元209,濾波器單元209輸出的光與本振光單元210輸出的光經(jīng)耦合器216耦合進(jìn)探測與信號(hào)處理單元217。布里淵散射光與本振光在耦合器上耦合由探測和信號(hào)處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和處理。產(chǎn)生的光脈沖經(jīng)擾偏器206后接環(huán)形器207。所述光脈沖產(chǎn)生單元200是由激光器201發(fā)出的連續(xù)光,經(jīng)耦合器202分光后,一路連續(xù)光進(jìn)入到偏振控制器203,經(jīng)調(diào)制器205調(diào)制成一定脈寬的光脈沖信號(hào),該調(diào)制器由脈沖發(fā)生器204驅(qū)動(dòng)與控制,為了改變脈沖信號(hào)的偏振狀態(tài),脈沖信號(hào)經(jīng)過擾偏器206改變偏振狀態(tài),擾偏后的脈沖光通過環(huán)形器207進(jìn)入到傳感光纖208。所述光脈沖產(chǎn)生單元200也可以是能產(chǎn)生一定脈沖寬度的窄線寬脈沖激光器。脈沖發(fā)生器用于驅(qū)動(dòng)調(diào)制器產(chǎn)生脈沖和時(shí)鐘控制。布里淵光時(shí)域反射用傳感光纖采用的是三層結(jié)構(gòu)的光纖。所述光脈沖產(chǎn)生單元200中的調(diào)制器205可以是電光調(diào)制器,也可以是聲光調(diào)制器等;所述調(diào)制器205可以是單個(gè)調(diào)制器也可以是多個(gè)調(diào)制器組成。該布里淵光時(shí)域反射儀采用的是三層結(jié)構(gòu)的新型單模傳感光纖208,纖芯內(nèi)層為摻雜GeO2,纖芯外層摻雜Al2O3,包層摻雜F2的結(jié)構(gòu),光纖的半徑根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。所述本振光單元210為單頻布里淵激光器,它是由摻鉺光纖放大器211,單模光纖213,環(huán)形器212,隔離器214和耦合器215構(gòu)成的布里淵激光器。
所述濾波器單元209可以是能達(dá)到將背向瑞利散射光和背向布里淵散射光分離的反射式光纖光柵,兩個(gè)光纖光柵及隔離器組成的雙光纖光柵濾波器,法布里-珀羅(Fabry-Perot)干涉儀,或窄帶寬的其他光濾波器等中的一種。所述探測和信號(hào)處理單元217是由探測器218和信號(hào)處理器219組成;所述探測器218可以是平衡探測器,也可以是其他的高靈敏度的探測器。所述信號(hào)處理器219可以由高速數(shù)字示波器或頻譜分析儀,或者采集卡與計(jì)算機(jī)
組合等。1、本發(fā)明采用新型的三層結(jié)構(gòu)光纖作為傳感光纖來提高布里淵光時(shí)域反射儀的傳感長度,降低探測器的帶寬等。傳感光纖采用的是一種三層結(jié)構(gòu)的光纖,包括纖芯內(nèi)層、纖芯外層和包層,而纖芯外層和包層是由兩層不同摻雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,這種結(jié)構(gòu)可以有效的控制色散等特性,而且可以減小在纖芯與包層界面之間的附加光損耗。2、為了提高布里淵散射閾值,就要在布里淵散射過程中減小入射光波與所產(chǎn)生的聲波之間的作用面積。而這種方法的本質(zhì)是利用各種摻雜物所產(chǎn)生的聲場和光場的大小差異,控制它們之間的作用面積。在光纖摻雜方面,我們選取了纖芯內(nèi)層摻雜GeO2,纖芯外層摻雜Al2O3,包層摻雜F2的單模光纖。3、通過研究可以得出,當(dāng)纖芯外層的半徑一定時(shí),光纖的布里淵頻移隨著纖芯半徑的增加而減??;當(dāng)纖芯內(nèi)層半徑一定時(shí),隨著纖芯外層半徑的增加,布里淵頻移在減小。在保證單模光纖的前提下,根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整光纖的半徑大小,以便減小光纖的布里淵頻移,提高BOTDR系統(tǒng)的測量精度和空間分辨率。具體見實(shí)施例3。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出的一種基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀及其基于三層結(jié)構(gòu)的傳感光纖,可以提高布里淵光時(shí)域反射儀的測量精度和傳感長度,降低探測器的電子帶寬等,能夠降低布里淵頻移減小探測器的帶寬;本發(fā)明通過設(shè)計(jì)出簡單的布里淵環(huán)形腔激光器作為相干探測的本振光,降低了探測器的帶寬,提高了布里淵光時(shí)域反射儀的測量精度。
圖1是本發(fā)明中傳感光纖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明和描述。實(shí)施例1 本實(shí)施例提供一種基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀。如圖2所示,本實(shí)施例包括光脈沖產(chǎn)生單元200,產(chǎn)生的光脈沖經(jīng)擾偏器206改變偏振狀態(tài)后,進(jìn)入到環(huán)形器207的第一個(gè)端口,經(jīng)環(huán)形器207的第二個(gè)端口耦合進(jìn)傳感光纖208,脈沖光在傳感光纖208中產(chǎn)生的背向散射光經(jīng)環(huán)形器207的第三個(gè)端口進(jìn)入到光濾波單元209后,與本振光單元210輸出的光一起經(jīng)耦合器216耦合進(jìn)探測和信號(hào)處理單元217。所述光脈沖產(chǎn)生單元200是由激光光源201,耦合器202,偏振控制器203,脈沖發(fā)生器204和調(diào)制器205組成;在本振光單元210中,激光器201發(fā)出的光經(jīng)耦合器202分出的一路光進(jìn)入到摻鉺光纖放大器211的輸入端,摻鉺光纖放大器211的輸出端連接環(huán)形器212的第一個(gè)端口,環(huán)形器212的第二個(gè)端口連接單模光纖213的一端,環(huán)形器212的第三個(gè)端口連接隔離器214的輸入端,隔離器214的輸出端連接耦合器215,耦合器215的輸出端一個(gè)連接單模光纖213的另一端,耦合器215的另一個(gè)輸出端連接耦合器216的輸入端;所述探測和信號(hào)處理單元217是由光電探測器218和信號(hào)處理單元219組成。光脈沖產(chǎn)生單元200用于產(chǎn)生所需的光脈沖信號(hào),窄線寬激光器201發(fā)出的連續(xù)光,經(jīng)耦合器202(95: 分成兩束光,其中95%的一路光用來調(diào)制成脈沖光,由于電光調(diào)制器205是偏振敏感器件,所以連續(xù)光進(jìn)入調(diào)制器205之前采用偏振控制器203控制光的偏振態(tài),減小偏振態(tài)的影響,調(diào)制器205由脈沖發(fā)生器204驅(qū)動(dòng)控制,產(chǎn)生脈沖信號(hào)。由于布里淵散射效率是依賴脈沖光的偏振態(tài),所以脈沖光先經(jīng)過擾偏器206,經(jīng)過擾偏器206后的脈沖信號(hào)再通過環(huán)形器207進(jìn)入到傳感光纖208,擾偏后的脈沖光在傳感光纖208中產(chǎn)生的背向散射信號(hào)經(jīng)環(huán)形器207進(jìn)入到濾波器單元209。為了將背向布里淵散射光信號(hào)從總的背向散射信號(hào)中分離出來,光濾波單元209是法布里-珀羅(Fabry-Perot)干涉儀,經(jīng)濾波單元209濾除瑞利散射后,與本振光一起經(jīng)耦合器216耦合進(jìn)探測和信號(hào)處理單元217。窄線寬激光器201發(fā)出的連續(xù)光,經(jīng)耦合器202分出的5%的一路光,進(jìn)入到本振光單元210,本振光單元210包括摻鉺光纖放大器211,環(huán)形器212,普通單模光纖213,其長度為20m,光隔離器214,耦合器215。經(jīng)摻鉺光纖放大器211放大后的光作為環(huán)形腔布里淵激光器的泵浦,從耦合器215的10%的輸出端輸出的光作為本振光,與脈沖光在傳感光纖208中的布里淵散射信號(hào)一起經(jīng)耦合器216耦合到探測和信號(hào)處理單元217。探測和信號(hào)處理單元217包括光電探測器218和信號(hào)處理系統(tǒng)219,光電探測器218是把從耦合器輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),采用的是平衡探測器,信號(hào)處理系統(tǒng)219進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理,得出光纖沿線上的背向布里淵散射信號(hào)光的強(qiáng)度和頻移分布,從而得出沿光纖分布的溫度和應(yīng)變的信息,實(shí)現(xiàn)光纖分布式傳感,219采用的是安捷倫的頻譜分析儀和計(jì)算機(jī)結(jié)合的信號(hào)處理系統(tǒng)。實(shí)施例2 本實(shí)施例提供一種基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀。如圖3所示,本實(shí)施例包括光脈沖產(chǎn)生單元300,擾偏器308,環(huán)形器309,傳感光纖310,光濾波單元311,本振光單元312,耦合器318,探測和信號(hào)處理單元319。與圖2結(jié)構(gòu)的基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀相比,不同之處在于光脈沖產(chǎn)生單元300增加了摻鉺光纖放大器306和濾波器307。摻鉺光纖放大器306是為了進(jìn)一步放大探測光脈沖,濾波器307是為了濾除由放大器引起的自發(fā)輻射噪聲(ASE noise)。實(shí)施例3 本實(shí)施例提供一種基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的布里淵頻移與纖芯半徑的關(guān)系,如圖4所示,光纖的結(jié)構(gòu)如圖1所示,纖芯內(nèi)層1、纖芯外層2和包層3。通過研究可以得出,當(dāng)纖芯外層的半徑一定時(shí),光纖的布里淵頻移隨著纖芯半徑的增加而減小;當(dāng)纖芯半徑一定時(shí),隨著纖芯外層半徑的增加,布里淵頻移在減小。在保證單模光纖的前提下,根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整光纖的半徑大小,以便減小光纖的布里淵頻移,提高BOTDR系統(tǒng)的測量精度和空間分辨率。布里淵光時(shí)域反射用傳感光纖,是三層結(jié)構(gòu)的光纖,包括纖芯內(nèi)層、纖芯外層和包層,而纖芯外層和包層是由兩層不同摻雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,纖芯內(nèi)層即內(nèi)層纖芯為傳統(tǒng)二氧化硅光纖,半徑為6或7微米,摻雜GeA的濃度約為2. 9wt. %,纖芯外層的厚度為12或20微米,摻雜Al2O3的濃度約為0. 6wt. %,包層的摻雜F2的濃度約為0. 2wt. %,摻雜后的折射率分布為纖芯內(nèi)層的折射率大于纖芯外層的折射率大于包層的折射率。包層的厚度不作限定,一般在200微米以上。以上工藝條件均是有益的,布里淵頻移值均在10. 53G以下。另一種控制折射率的方法,摻雜GeO2后的折射率分布為纖芯內(nèi)層的折射率約為1.46,摻雜Al2O3后的纖芯外層的折射率約為1.456,摻雜F2包層的折射率約為1.45。折射率的控制與上述摻雜濃度的控制有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明光纖制造時(shí)仍采用現(xiàn)有硅烷氣相淀積工藝,如通過Ge的氣相有機(jī)(三甲基鍺)或無機(jī)化合物(如氯氣帶入生長的光纖表面層)、F2原料氣體的摻雜本身通過HF的摻
ο雖然本發(fā)明通過具體實(shí)施例進(jìn)行了描述,但具體實(shí)施例和附圖并非用來限定本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本發(fā)明的精神的范圍內(nèi),做出各種變形和改進(jìn),所附的權(quán)利要求已包括這些變形和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,其特征在于它包括光脈沖產(chǎn)生單元200,產(chǎn)生的光脈沖經(jīng)擾偏器206后進(jìn)入環(huán)形器207的第一個(gè)端口,從環(huán)形器的第二個(gè)端口進(jìn)入到傳感光纖208,脈沖光在傳感光纖208中的背向散射光經(jīng)環(huán)形器207的第三個(gè)端口進(jìn)入到濾波器單元209,濾波器單元209輸出的光與本振光單元210輸出的光經(jīng)耦合器216耦合進(jìn)探測與信號(hào)處理單元217。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,其特征在于所述光脈沖產(chǎn)生單元200是由激光器201發(fā)出的連續(xù)光,經(jīng)耦合器202分光后,一路連續(xù)光進(jìn)入到偏振控制器203,經(jīng)調(diào)制器205調(diào)制成一定脈寬的光脈沖信號(hào),該調(diào)制器由脈沖發(fā)生器204驅(qū)動(dòng)與控制,為了改變脈沖信號(hào)的偏振狀態(tài),脈沖信號(hào)經(jīng)過擾偏器206改變偏振狀態(tài),擾偏后的脈沖光通過環(huán)形器207進(jìn)入到傳感光纖208。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,其特征在于所述光脈沖產(chǎn)生單元200是能產(chǎn)生一定脈沖寬度的窄線寬脈沖激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,其特征在于所述光脈沖產(chǎn)生單元200中的調(diào)制器205可以是電光調(diào)制器,也可以是聲光調(diào)制器等;所述調(diào)制器205可以是單個(gè)調(diào)制器也可以是多個(gè)調(diào)制器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,其特征在于該布里淵光時(shí)域反射儀采用的是三層結(jié)構(gòu)的新型單模傳感光纖208,纖芯內(nèi)層為摻雜GeO2,纖芯外層摻雜Al2O3,包層摻雜F2的結(jié)構(gòu),纖芯內(nèi)層即內(nèi)層纖芯為傳統(tǒng)二氧化硅光纖,半徑為6-7. 5微米,摻雜GeA的濃度約為2. 9 士0. 3wt. %,纖芯外層的厚度為9_20微米,摻雜Al2O3的濃度約為0.6士0. Iwt. %,包層的摻雜F2的濃度約為0.2士0. 05wt. %,摻雜后的折射率分布為纖芯內(nèi)層的折射率>纖芯外層的折射率>包層的折射率;或者是摻雜GeO2后的折射率分布為纖芯內(nèi)層的折射率約為1.46士0. 001,摻雜Al2O3后的纖芯外層的折射率約為1.456 士 0. 001,摻雜F2包層的折射率約為1.45 士 0.001。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,其特征在于所述本振光單元210為單頻布里淵激光器,它是由摻鉺光纖放大器211,單模光纖213,環(huán)形器212,隔離器214和耦合器215構(gòu)成的布里淵激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,其特征在于所述濾波器單元209可以是能達(dá)到將背向瑞利散射光和背向布里淵散射光分離的反射式光纖光柵,兩個(gè)光纖光柵及隔離器組成的雙光纖光柵濾波器,法布里-珀羅(Fabry-Perot)干涉儀,或窄帶寬的其他光濾波器等中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,其特征在于所述探測和信號(hào)處理單元217是由探測器218和信號(hào)處理器219組成;所述探測器218可以是平衡探測器,也可以是其他的高靈敏度的探測器;所述信號(hào)處理器219可以由高速數(shù)字示波器或頻譜分析儀,或者采集卡與計(jì)算機(jī)組合等。
9.布里淵光時(shí)域反射用傳感光纖,其特征是三層結(jié)構(gòu)的光纖,包括纖芯內(nèi)層、纖芯外層和包層,而纖芯外層和包層是由兩層不同摻雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,纖芯內(nèi)層即內(nèi)層纖芯為傳統(tǒng)二氧化硅光纖,半徑為6-7. 5微米,摻雜GeA的濃度約為2. 9士0. 3wt. %,纖芯外層的厚度為9-20微米,摻雜Al2O3的濃度約為0.6士0. Iwt. %,包層的摻雜F2的濃度約為0. 2 士 0. 05wt. %。
10.布里淵光時(shí)域反射用傳感光纖,其特征是三層結(jié)構(gòu)的光纖,包括纖芯內(nèi)層、纖芯外層和包層,而纖芯外層和包層是由兩層不同摻雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,纖芯內(nèi)層即內(nèi)層纖芯為傳統(tǒng)二氧化硅光纖,半徑為6-7. 5微米,摻雜GeO2后的折射率分布為纖芯內(nèi)層的折射率約為.1. 46士0. 001,摻雜Al2O3后的纖芯外層的折射率約為1. 456士0. 001,摻雜F2包層的折射率約為 1. 45士0. 001。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于三層結(jié)構(gòu)傳感光纖的窄帶寬布里淵光時(shí)域反射儀,包括光脈沖產(chǎn)生單元(200),產(chǎn)生的光脈沖經(jīng)擾偏器(206)后進(jìn)入環(huán)形器(207)的第一個(gè)端口,從環(huán)形器的第二個(gè)端口進(jìn)入到傳感光纖(208),脈沖光在傳感光纖208中的背向散射光經(jīng)環(huán)形器的第三個(gè)端口進(jìn)入到濾波器單元(209),濾波器單元輸出的光與本振光單元(210)輸出的光經(jīng)耦合器(216)耦合進(jìn)探測與信號(hào)處理單元(217)。脈沖發(fā)生器用于驅(qū)動(dòng)調(diào)制器產(chǎn)生脈沖和時(shí)鐘控制。本發(fā)明的傳感光纖不僅能夠提高布里淵閾值增加傳感距離,而且能夠降低布里淵頻移減小探測器的帶寬;通過設(shè)計(jì)出布里淵環(huán)形腔激光器作為相干探測的本振光,大大降低了探測器的帶寬,提高布里淵光時(shí)域反射儀的測量精度。
文檔編號(hào)G01K11/32GK102393182SQ20111033965
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者張旭蘋, 王如剛, 趙曉東 申請(qǐng)人:南京大學(xué)