融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及光纖光纜測試及光纖傳感技術領域，具體設及融合波長可調諧光時域 反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統。
【背景技術】
[0002] 波分復用無源光網絡（WDM-PON)是一種點到多點的技術，其在遠程結點處具有波 長選擇性的無源器件，被認為是有前途寬帶接入網技術。波長可調諧光時域反射計對于 WDM-PON光纖鏈路的故障檢測是一種非常有效的方式，從WDM-PON系統光線路終端接入，它 發射對應相應信道波長的探測脈沖禪合到饋線光纖中，經陣列波導光柵向下行鏈路傳輸， 在光纖中傳輸時所產生的背向瑞利散射和菲涅爾反射被光電探測器所檢測，可實時從其探 測器獲得的功率距離的曲線中獲取光纖鏈路故障與損耗信息，具有多波長測試、測試速度 快、故障定位準確的特點。
[0003] 光纖環形腔衰蕩技術結合光纖傳感和腔衰蕩技術，其由禪合器、光纖和傳感元件 組成光纖環路，光在光纖環路中循環，光路中的損耗使得輸出的光強形成指數衰減的曲線， 通過對衰減時間的測量而間接測量所要傳感的物理量。光纖環形腔衰蕩技術一方面具有抗 電磁干擾、耐腐蝕，系統易實現小型化，易于組件傳感網絡的特點，另一方面具有高靈敏微 量變化測量的特點，被廣泛用于氣體、壓強、溫度、應變等物理量的測量上。
[0004] 基于目前多傳感物理量、多位置物理量實時測量的需求，本發明的系統融合波長 可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列，實現低成本、結構簡單的傳感網絡化測量系 統。
【發明內容】
[0005] 本專利的目的是提供一種融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列 系統，具有成本低、結構簡單，適用于傳感器網絡化的系統。
[0006] 本發明提供一種融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統，包 括：
[0007] 一可調諧激光器；
[000引一電光調制器，其輸入端與可調諧激光器的輸出端連接；
[0009] 一環行器，其端口 1與電光調制器的輸出端連接；
[0010] 一陣列波導光柵，其輸入端與環行器的端口 2連接；
[0011] NXM個光纖衰蕩腔傳感器，其包括多個輸出端，每一輸出端通過光纖串接有多個 光纖禪合器，每一光纖禪合器通過光纖并聯有一傳感元件；
[0012] 一光電探測器，其輸入端與環行器的端口 3連接；
[0013] 一數字采集及信號處理模塊，其輸入端與光電探測器輸出端連接；
[0014] 一計算機，其輸入端與數字采集及信號處理模塊的輸出端連接。
[0015] 本專利與現有技術相比，具有如下優點：
[0016] (1)本專利融合波長可調諧光時域反射計和光纖衰蕩腔傳感陣列，使系統具有兩 用性，既可W用作WDM鏈路光纖測試，又可W作為高靈敏度多物理量的測量。
[0017] (2)實際應用中，結合波長可調諧光時域反射計和WDM測試結構構成傳感網絡，且 可W省去傳感器的多個光源和光電探測器，成本較低。，
【附圖說明】
[0018] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，W下結合具體實施為例，并參 照附圖，對本發明進一步詳細說明，其中：
[0019] 圖1是本專利提出的融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列的系 統的示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 請參照圖1所示，本發明提供一種融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳 感陣列系統，包括：
[0021] 一可調諧激光器1，所述可調諧激光器1為分布式布拉格反射光柵可調諧激光器， 其波長范圍為1528nm-1565皿，波長間隔為0. 8皿；
[0022] 一電光調制器2,其輸入端與可調諧激光器1的輸出端連接，所述電光調制器2的 調制速率為40GHz，工作波長為1550nm的魄酸裡強度調制器；
[0023] 一環行器3,其端口 1與電光調制器2的輸出端連接；
[0024] 一陣列波導光柵4,其輸入端與環行器3的端口 2連接，所述陣列波導光柵4為32 通道模塊，通道間距lOOGHz;
[0025]NXM個光纖衰蕩腔傳感器5,其包括多個輸出端，每一輸出端通過光纖串接有多 個光纖禪合器51，每一光纖禪合器51通過光纖并聯有一傳感元件52,所述光纖禪合器51 的分光比為99 : 1;
[0026] 一光電探測器6,其輸入端與環行器3的端口3連接，所述光電探測器6為直流禪 合、帶寬200M的高增益的雪崩探測器；
[0027] 一數字采集及信號處理模塊7,其輸入端與光電探測器6輸出端連接；
[002引一計算機8,其輸入端與數字采集及信號處理模塊7的輸出端連接。
[0029] 所述的可調諧光源被電光調制器調制獲得窄脈沖，脈沖通過光纖環行器和陣列波 導光柵中進入到傳感光纖，陣列波導光柵后又N路光纖，每一路光纖設置M個光纖衰蕩腔傳 感器，通過選擇不同的波長選擇某一路的測量，每一路的M個光纖衰蕩腔傳感器可W同時 實現多物理量的測量。探測脈沖進入到某一路傳感光纖后，一部分光在光纖中傳播產生背 向瑞利散射，一部分光進入到光纖衰蕩腔傳感器中產生衰蕩串，單路光纖傳播的光間隔一 定距離后的一部分光進入到另一個光纖衰蕩腔傳感器中產生衰蕩串，依次類推，光纖中背 向瑞利散射和衰蕩串經光纖環形器后進入光電探測器模塊，瑞利散射光的信息可W作為光 纖故障和損耗的判斷，而衰蕩曲線可W判斷傳感物理量的變化。通過數字采集及信號處理 模塊解調光纖各點的瑞利散射信號和應力變化信號，然后將所有信號通過USB與計算機的 上位機取得通信，通過上位機可W形象地觀察到光纖各點的光時域反射信號W及光纖衰蕩 腔傳感器的待測物理量的變化情況。
[0030] 波長可調諧光時域反射計工作原理
[0031] 當探測脈沖射入到待測光纖中，光在光纖中傳輸時的會產生反向瑞利散射和菲涅 爾反射，通過OTDR接收機獲得的功率與距離的曲線，可W提取光纖長度、光纖鏈路故障和 損耗的信息，如光纖宏彎、光纖斷裂、連接器問題等。WDM鏈路是一種點到多點的結構，其包 含陣列波導光柵等對波長具有選擇性的無源器件，采用波長可調諧光時域反射計可W測量 點到多點的WDM鏈路的光纖的故障與損耗。后向瑞利散射波功率與光纖位置X的關系為：
[0032]
【主權項】
1. 一種融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統，包括： 一可調諧激光器； 一電光調制器，其輸入端與可調諧激光器的輸出端連接； 一環行器，其端口1與電光調制器的輸出端連接； 一陣列波導光柵，其輸入端與環行器的端口 2連接； NXM個光纖衰蕩腔傳感器，其包括多個輸出端，每一輸出端通過光纖串接有多個光纖 耦合器，每一光纖耦合器通過光纖并聯有一傳感元件； 一光電探測器，其輸入端與環行器的端口 3連接； 一數字采集及信號處理模塊，其輸入端與光電探測器輸出端連接； 一計算機，其輸入端與數字采集及信號處理模塊的輸出端連接。
2. 根據權利要求1所述的融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列 系統，其中所述可調諧激光器為分布式布拉格反射光柵可調諧激光器，其波長范圍為 1528nm_1565nm，波長間隔為 0. 8nm。
3. 根據權利要求1所述的融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統， 其中電光調制器的調制速率為40GHz，工作波長為1550nm的鈮酸鋰強度調制器。
4. 根據權利要求1所述的融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統， 其中陣列波導光柵為32通道模塊，通道間距IOOGHz。
5. 根據權利要求1所述的融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統， 其中光纖親合器的分光比為99 : 1。
6. 根據權利要求1所述的融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統， 其中光電探測器為直流耦合、帶寬200M的高增益的雪崩探測器。
【專利摘要】一種融合波長可調諧光時域反射計與光纖衰蕩腔傳感陣列系統，包括：一可調諧激光器；一電光調制器，其輸入端與可調諧激光器的輸出端連接；一環行器，其端口1與電光調制器的輸出端連接；一陣列波導光柵，其輸入端與環行器的端口2連接；N×M個光纖衰蕩腔傳感器，其包括多個輸出端，每一輸出端通過光纖串接有多個光纖耦合器，每一光纖耦合器通過光纖并聯有一傳感元件；一光電探測器，其輸入端與環行器的端口3連接；一數字采集及信號處理模塊，其輸入端與光電探測器輸出端連接；一計算機，其輸入端與數字采集及信號處理模塊的輸出端連接。本發明具有成本低、結構簡單，適用于傳感器網絡化的系統。
【IPC分類】G01D5-26, H04B10-071
【公開號】CN104811241
【申請號】CN201510212386
【發明人】孫菲, 謝亮, 漆曉瓊
【申請人】中國科學院半導體研究所
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月29日