專利名稱：長波段相干光時域分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光纖傳感測量領域，更具體地說，涉及ー種長波段相干光時域分析儀。
背景技術：
在分布式光纖傳感領域，雖然已經有人提出使用光時域反射計(OpticalTime-Domain Reflect meter, 0TDR)測量空間位置的目的，但是現(xiàn)有的方法大部分應用于短波長(主要指1625nm以下，C波段和L波段)與光放大器配合從而達到測量高損耗光鏈路的目的，而在1625nm以上長波長領域(主要指U波段)領域由于沒有與之配合的光放大器，現(xiàn)有的方法都是應用光時域反射計與末端反射器或者類反射計的器件配合才能達到測量
聞?chuàng)p耗光鏈路的目。因為短波段(主要指C+L波段)是通訊波段，如果采用這個波段作為監(jiān)控波段就會與通訊波段沖突，因此國際上也規(guī)定了 1650nm作為監(jiān)控波段。如果加上反射器的方案，就需要在每個客戶端加上反射器，一方面很多客戶端已經安裝完成從新安裝需要耗費大量的人力物力，另外一方面從新安裝需要投入大量的資金。所以國際上都在尋找使用1625nm或者1650nm (U波段)的波長作為監(jiān)控波段的方法。

實用新型內容本實用新型針對現(xiàn)有長波長OTDR需要在每個用戶端加裝反射計的缺陷，提供一種無需反射器的1625nm以上長波段相干光時域分析儀。本實用新型解決上述問題的方案為構造ー種長波段相干光時域分析儀，包括激光器、用于將激光器發(fā)出的長波激光分成本振光和信號光的分光器、將信號光調制為脈沖信號的調制器、待測裝置、用于控制從光纖返回的信號光的傳播方向的環(huán)形器、將從待測裝置返回的信號光和本振光進行耦合的耦合器、用于探測接收耦合器出光的探測器，激光器的輸出端連接所述分光器，分光器的第一輸出端與所述調制器連接，調制器通過所述環(huán)形器與所述待測裝置連接，環(huán)形器還與所述分光器的第二輸出端分別連接耦合器的兩個輸入端，耦合器輸出端與所述探測器連接。本實用新型的長波段相干光時域分析儀，還包括用于控制偏振方向，提高相干強度的偏振控制器、對探測器進行濾波處理的濾波器和用于提高探測精度的相關法處理器；調制器通過偏振控制器與所述環(huán)形器連接；所述探測器、濾波器、相關法處理器依次連接。本實用新型的長波段相干光時域分析儀，分光器第二輸出端與耦合器之間還設置有偏振控制器，用于控制本振光的偏振方向。本實用新型的長波段相干光時域分析儀，激光器為1625nm或以上波長的激光器。本實用新型的長波段相干光時域分析儀，濾波器為中頻帶通濾波器。本實用新型的長波段相干光時域分析儀還包括連接在探測器和濾波器之間，用于放大探測信號的放大器。[0011]本實用新型的長波段相干光時域分析儀，偏振控制器為擾偏器。本實用新型的長波段相干光時域分析儀，調制器的輸入端還連接一個時鐘信號發(fā)生器。本實用新型的長波段相干光時域分析儀，其中相關法處理器使用包括但不限于以下的相關方法對探測信號進行相關處理偽隨機碼、格雷碼(Golay Code)，單エ碼(SimplexCode),雙正交編碼(Bi-Orthogonal Code)和 CCPONS(Complementary CorrelatedPrometheus Ortho-Normai sequence)。實施本實用新型的長波段相干光時域分析儀，帶來以下的有益效果使用長波激光進行光時域分析，減小了測量噪聲提高了測量精度，同時無需在用戶端加入反射計，就能實現(xiàn)長波OTDR檢測，降低了系統(tǒng)成本。以下結合附圖
對本實用新型進行說明。圖I為現(xiàn)有技術使用短波長激光的OTDR結構示意圖；圖2為現(xiàn)有技術長波長激光OTDR的結構示意圖；圖3為本實用新型長波段相干光時域分析儀結構示意圖；圖4為本實用新型長波段相干光時域分析儀另ー較佳實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。為了更好的說明本實用新型對現(xiàn)有技術的改進，現(xiàn)結合圖I和圖2，兩種現(xiàn)有的OTDR結構示意圖進行說明。如圖I所示為現(xiàn)有技術中常用的短波長激光光時域分析儀(OTDR)的結構示意圖。短波長OTDR包括產生用于探測光纖所用激光的短波激光器、放大激光器信號的光放大器、待測光纖、探測待測光纖返回信號光的光探測器以及對探測結果進行信號處理的信號處理器。短波激光器、光放大器、待測光纖、光探測器、信號處理器依次連接。這種OTDR的探測原理是利用激光在光線中與光纖介質相互反應，產生不同的光學效應，如拉曼散射，瑞利散射等，這些光學效應的強度與光纖的狀態(tài)、距離觀測點的距離等密切相關。通過檢測這些光學效應的強度可以獲知光纖在不同位置的性質，如光纖的溫度分布。由于瑞利散射的強度與激光的波長相關聯(lián)，激光的波長越短，瑞利散射的強度越強，因此現(xiàn)有的OTDR常用短波長的激光器作為探測光源。但是在長距離探測，探測光波長越短，光損耗越大，并且短波長的激光器發(fā)出的光在光纖末端的強度會變的微弱，這樣會直接使得噪聲影響増大。因此常用如圖2的長波長激光器作為遠距離的光纖探測。如圖2所示的長波長激光0TDR，在短波長激光OTDR的結構基礎上在待測光纖的末端(即用戶端)加上反射器。由于長波激光的瑞利散射強度較弱，并且現(xiàn)有技術中沒有與長波長激光相匹配的放大器，為了加強瑞利散射圖樣的強度，就需要在待測光纖末端加入用于增強發(fā)射光信號的發(fā)射器或類反射器。[0027]由于一般的光纖傳感探測系統(tǒng)是ー個服務端(探測器、激光器所在端)對應多個用戶端(待測光纖)，為了能使用長波激光進行探測，則需要在每個帶測光纖的末端加上反射器，考慮到待測光纖的數(shù)量以及加入發(fā)射器的施工難度，這樣的改進必然會使成本上升。為了克服現(xiàn)有技術圖I、圖2的光纖傳感探測的缺陷，本實用新型構造如圖3所示的長波段相干光時域分析儀，包括激光器I、用于將激光器發(fā)出的長波激光分成本振光和信號光的分光器2、將信號光調制為脈沖信號的調制器3、用于控制偏振方向，提高相干強度的偏振控制器4、待測裝置6、用于控制從光纖返回的信號光的傳播方向的環(huán)形器5、將從待測裝置返回的信號光和本振光進行耦合的耦合器7、用于探測接收耦合器出光的探測器
8、對探測器進行濾波處理的濾波器、用于提高探測精度的相關法處理器10。 其中，激光器I的輸出端連接分光器2,分光器2的第一輸出端通過調制器3與偏振控制器4的輸入端連接，偏振控制器4的輸出端通過環(huán)形器5與待測裝置6連接，環(huán)形器5還與分光器2的第二輸出端分別連接耦合器7的兩個輸入端，耦合器輸出端、探測器8、濾波器、相關法處理器10順次連接。優(yōu)選的，激光器為波長1625nm或以上的激光器。優(yōu)選的，偏振控制器為擾偏器。優(yōu)選的，濾波器為中頻帶通濾波器91。優(yōu)選的，相關法處理器對濾波后的信號作偽隨機碼的相關處理，把濾波后的信號變成多位制的偽隨機碼(32、64、128、256位等)，相當于在脈沖寬度不變的情況下，通過信號處理把脈沖寬度分割成脈沖寬度更小的脈沖，從而提高時間分辨率。優(yōu)選的，在分光器第二輸出端和耦合器之間還連接ー個偏振控制器。其中調制器還連接一個時鐘信號發(fā)生器，由時鐘信號驅動調制器對信號光進行調制，用以產生脈沖寬度平均分布的信號光，作為長波段相干光時域分析儀的ー種改迸，在探測器和帶通濾波器之間還連接ー個放大器81，用于將探測信號進行放大、用以提高測量精度。圖4為本實用新型的另ー較佳實施例，為圖3的一種改進結構。圖4所示的實施例中包括兩個偏振控制器(41、42),分別連接在信號光的光路和本振光的光路中。其中第一偏振控制器41連接在分光器2和調制器3之間，用于控制信號光的偏振狀態(tài)；第二偏振控制器42連接在分光器2和稱合器7之間,用于控制本振光的偏振狀態(tài)。其中第一偏振控制器41還可以設置在環(huán)形器5和耦合器7之間。用于控制信號光的偏振狀態(tài)的偏振控制器還可設置多個，在分光器2與調制器3之間，調制器3與環(huán)形器5之間，以及在環(huán)形器5和耦合器7之間進行設置。如圖3和圖4的長波段相干光時域分析儀，無需在待測裝置末端加入反射器，就能實現(xiàn)長波長的光纖傳感探測，利用本振光與信號光進行相干，在探測器上拍頻，并對拍頻后的差頻信號進行相關法處理，從而得到待測裝置的空間位置、溫度分布、形變情況等等的信息，實現(xiàn)了長波長的高靈敏光纖傳感探測。以上僅為本實用新型的較佳實施例，不能以此來限定本實用新型的范圍，本技術領域內的一般技術人員根據(jù)本創(chuàng)作所作的均等變化，以及本領域內技術人員熟知的改變，都應仍屬本實用新型涵蓋的范圍。
權利要求1.一種長波段相干光時域分析儀，其特征在于，所述長波段相干光時域分析儀包括 激光器(I)、 用于將激光器發(fā)出的長波激光分成本振光和信號光的分光器(2 )、 將信號光調制為脈沖信號的調制器(3)、 待測裝置(6)、 用于控制從光纖返回的信號光的傳播方向的環(huán)形器(5)、 將從待測裝置返回的信號光和本振光進行耦合的耦合器(7)、 用于探測接收耦合器出光的探測器(8)，所述激光器(I)的輸出端連接所述分光器(2)，所述分光器(2)的第一輸出端與所述調制器(3)連接，所述調制器(3)通過所述環(huán)形器(5)與所述待測裝置(6)連接，所述環(huán)形器(5)和所述分光器(2)的第二輸出端分別連接所述耦合器(7)的兩個輸入端，耦合器輸出端與所述探測器(8)連接。
2.根據(jù)權利要求要求I所述的長波段相干光時域分析儀，其特征在于，所述長波段相干光時域分析儀還包括用于控制偏振方向，提高相干強度的偏振控制器(4)、對探測器(8)進行濾波處理的濾波器和用于提高探測精度的相關法處理器(10);所述調制器(3)通過偏振控制器(4)與所述環(huán)形器(5)連接；所述探測器(8)、濾波器、相關法處理器(10)依次連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的長波段相干光時域分析儀，其特征在干，所述長波段相干光時域分析儀還包括設置在所述分光器第二輸出端與所述耦合器之間的偏振控制器。
4.根據(jù)權利要求1-3任一所述的長波段相干光時域分析儀，其特征在于，所述激光器為波長1625nm或以上的激光器。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的長波段相干光時域分析儀，其特征在于，所述濾波器為中頻帶通濾波器(91)。
6.根據(jù)權利要求1-3任一所述的長波段相干光時域分析儀，其特征在干，；所述長波段相干光時域分析儀包括連接在探測器和濾波器之間，用于放大探測信號的放大器(81)。
7.根據(jù)權利要求2或3所述的長波段相干光時域分析儀，其特征在于，所述偏振控制器為擾偏器。
8.根據(jù)權利要求1-3任一所述的長波段相干光時域分析儀，其特征在于，所述調制器的輸入端還連接一個時鐘信號發(fā)生器。
專利摘要本實用新型涉及一種長波段相干光時域分析儀，包括激光器(1)、分光器(2)、調制器(3)、偏振控制器(4)、待測裝置(6)、環(huán)形器(5)、耦合器(7)、探測器(8)，所述激光器(1)的輸出端連接所述分光器(2)，所述分光器(2)的第一輸出端與所述調制器(3)連接，所述調制器(3)通過所述環(huán)形器(5)與所述待測裝置(6)連接，所述環(huán)形器(5)還與所述分光器(2)的第二輸出端分別連接所述耦合器(7)的兩個輸入端，耦合器(7)輸出端與所述探測器(8)。本實用新型利用相關和相干的方法，無需在待測光纖加裝反射計就能實現(xiàn)長波長的光纖傳感探測，減小了測量噪聲提高了測量精度，降低了系統(tǒng)成本。
文檔編號G01D5/36GK202661085SQ20122020084
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權日2012年5月7日
發(fā)明者陳洋, 吳軍, 余韶青 申請人:深圳日海通訊技術股份有限公司