专利名称：长波段相干光时域分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤传感测量领域，更具体地说，涉及ー种长波段相干光时域分析仪。
背景技术：
在分布式光纤传感领域，虽然已经有人提出使用光时域反射计(OpticalTime-Domain Reflect meter, 0TDR)测量空间位置的目的，但是现有的方法大部分应用于短波长(主要指1625nm以下，C波段和L波段)与光放大器配合从而达到測量高损耗光链路的目的，而在1625nm以上长波长领域(主要指U波段)领域由于没有与之配合的光放大器，现有的方法都是应用光时域反射计与末端反射器或者类反射计的器件配合才能达到测量
闻损耗光链路的目。因为短波段(主要指C+L波段)是通讯波段，如果采用这个波段作为监控波段就会与通讯波段冲突，因此国际上也规定了 1650nm作为监控波段。如果加上反射器的方案，就需要在每个客户端加上反射器，一方面很多客户端已经安装完成从新安装需要耗费大量的人力物力，另外一方面从新安装需要投入大量的资金。所以国际上都在寻找使用1625nm或者1650nm (U波段)的波长作为监控波段的方法。

实用新型内容本实用新型针对现有长波长OTDR需要在每个用户端加装反射计的缺陷，提供一种无需反射器的1625nm以上长波段相干光时域分析仪。本实用新型解决上述问题的方案为构造ー种长波段相干光时域分析仪，包括激光器、用于将激光器发出的长波激光分成本振光和信号光的分光器、将信号光调制为脉冲信号的调制器、待测装置、用于控制从光纤返回的信号光的传播方向的环形器、将从待测装置返回的信号光和本振光进行耦合的耦合器、用于探测接收耦合器出光的探測器，激光器的输出端连接所述分光器，分光器的第一输出端与所述调制器连接，调制器通过所述环形器与所述待测装置连接，环形器还与所述分光器的第二输出端分别连接耦合器的两个输入端，耦合器输出端与所述探测器连接。本实用新型的长波段相干光时域分析仪，还包括用于控制偏振方向，提高相干强度的偏振控制器、对探测器进行滤波处理的滤波器和用于提高探測精度的相关法处理器；调制器通过偏振控制器与所述环形器连接；所述探测器、滤波器、相关法处理器依次连接。本实用新型的长波段相干光时域分析仪，分光器第二输出端与耦合器之间还设置有偏振控制器，用于控制本振光的偏振方向。本实用新型的长波段相干光时域分析仪，激光器为1625nm或以上波长的激光器。本实用新型的长波段相干光时域分析仪，滤波器为中频带通滤波器。本实用新型的长波段相干光时域分析仪还包括连接在探測器和滤波器之间，用于放大探测信号的放大器。[0011]本实用新型的长波段相干光时域分析仪，偏振控制器为扰偏器。本实用新型的长波段相干光时域分析仪，调制器的输入端还连接一个时钟信号发生器。本实用新型的长波段相干光时域分析仪，其中相关法处理器使用包括但不限于以下的相关方法对探测信号进行相关处理伪随机码、格雷码(Golay Code)，单エ码(SimplexCode),双正交编码(Bi-Orthogonal Code)和 CCPONS(Complementary CorrelatedPrometheus Ortho-Normai sequence)。实施本实用新型的长波段相干光时域分析仪，带来以下的有益效果使用长波激光进行光时域分析，减小了測量噪声提高了測量精度，同时无需在用户端加入反射计，就能实现长波OTDR检测，降低了系统成本。以下结合附图
对本实用新型进行说明。图I为现有技术使用短波长激光的OTDR结构示意图；图2为现有技术长波长激光OTDR的结构示意图；图3为本实用新型长波段相干光时域分析仪结构示意图；图4为本实用新型长波段相干光时域分析仪另ー较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。为了更好的说明本实用新型对现有技术的改进，现结合图I和图2，两种现有的OTDR结构示意图进行说明。如图I所示为现有技术中常用的短波长激光光时域分析仪(OTDR)的结构示意图。短波长OTDR包括产生用于探测光纤所用激光的短波激光器、放大激光器信号的光放大器、待测光纤、探測待测光纤返回信号光的光探测器以及对探测结果进行信号处理的信号处理器。短波激光器、光放大器、待测光纤、光探測器、信号处理器依次连接。这种OTDR的探測原理是利用激光在光线中与光纤介质相互反应，产生不同的光学效应，如拉曼散射，瑞利散射等，这些光学效应的強度与光纤的状态、距离观测点的距离等密切相关。通过检测这些光学效应的強度可以获知光纤在不同位置的性质，如光纤的温度分布。由于瑞利散射的强度与激光的波长相关联，激光的波长越短，瑞利散射的强度越強，因此现有的OTDR常用短波长的激光器作为探测光源。但是在长距离探測，探測光波长越短，光损耗越大，并且短波长的激光器发出的光在光纤末端的強度会变的微弱，这样会直接使得噪声影响増大。因此常用如图2的长波长激光器作为远距离的光纤探測。如图2所示的长波长激光0TDR，在短波长激光OTDR的结构基础上在待测光纤的末端(即用户端)加上反射器。由于长波激光的瑞利散射强度较弱，并且现有技术中没有与长波长激光相匹配的放大器，为了加强瑞利散射图样的強度，就需要在待测光纤末端加入用于增强发射光信号的发射器或类反射器。[0027]由于一般的光纤传感探測系统是ー个服务端(探測器、激光器所在端)对应多个用户端(待测光纤)，为了能使用长波激光进行探測，则需要在每个带测光纤的末端加上反射器，考虑到待测光纤的数量以及加入发射器的施工难度，这样的改进必然会使成本上升。为了克服现有技术图I、图2的光纤传感探測的缺陷，本实用新型构造如图3所示的长波段相干光时域分析仪，包括激光器I、用于将激光器发出的长波激光分成本振光和信号光的分光器2、将信号光调制为脉冲信号的调制器3、用于控制偏振方向，提高相干强度的偏振控制器4、待测装置6、用于控制从光纤返回的信号光的传播方向的环形器5、将从待测装置返回的信号光和本振光进行耦合的耦合器7、用于探测接收耦合器出光的探測器
8、对探测器进行滤波处理的滤波器、用于提高探測精度的相关法处理器10。 其中，激光器I的输出端连接分光器2,分光器2的第一输出端通过调制器3与偏振控制器4的输入端连接，偏振控制器4的输出端通过环形器5与待测装置6连接，环形器5还与分光器2的第二输出端分别连接耦合器7的两个输入端，耦合器输出端、探測器8、滤波器、相关法处理器10顺次连接。优选的，激光器为波长1625nm或以上的激光器。优选的，偏振控制器为扰偏器。优选的，滤波器为中频带通滤波器91。优选的，相关法处理器对滤波后的信号作伪随机码的相关处理，把滤波后的信号变成多位制的伪随机码(32、64、128、256位等)，相当于在脉冲宽度不变的情况下，通过信号处理把脉冲宽度分割成脉冲宽度更小的脉冲，从而提高时间分辨率。优选的，在分光器第二输出端和耦合器之间还连接ー个偏振控制器。其中调制器还连接一个时钟信号发生器，由时钟信号驱动调制器对信号光进行调制，用以产生脉冲宽度平均分布的信号光，作为长波段相干光时域分析仪的ー种改迸，在探测器和带通滤波器之间还连接ー个放大器81，用于将探測信号进行放大、用以提高測量精度。图4为本实用新型的另ー较佳实施例，为图3的一种改进结构。图4所示的实施例中包括两个偏振控制器(41、42),分别连接在信号光的光路和本振光的光路中。其中第一偏振控制器41连接在分光器2和调制器3之间，用于控制信号光的偏振状态；第二偏振控制器42连接在分光器2和稱合器7之间,用于控制本振光的偏振状态。其中第一偏振控制器41还可以设置在环形器5和耦合器7之间。用于控制信号光的偏振状态的偏振控制器还可设置多个，在分光器2与调制器3之间，调制器3与环形器5之间，以及在环形器5和耦合器7之间进行设置。如图3和图4的长波段相干光时域分析仪，无需在待测装置末端加入反射器，就能实现长波长的光纤传感探測，利用本振光与信号光进行相干，在探測器上拍频，并对拍频后的差频信号进行相关法处理，从而得到待测装置的空间位置、温度分布、形变情况等等的信息，实现了长波长的高灵敏光纤传感探測。以上仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此来限定本实用新型的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本实用新型涵盖的范围。
权利要求1.一种长波段相干光时域分析仪，其特征在于，所述长波段相干光时域分析仪包括 激光器(I)、 用于将激光器发出的长波激光分成本振光和信号光的分光器(2 )、 将信号光调制为脉冲信号的调制器(3)、 待测装置(6)、 用于控制从光纤返回的信号光的传播方向的环形器(5)、 将从待测装置返回的信号光和本振光进行耦合的耦合器(7)、 用于探测接收耦合器出光的探測器(8)，所述激光器(I)的输出端连接所述分光器(2)，所述分光器(2)的第一输出端与所述调制器(3)连接，所述调制器(3)通过所述环形器(5)与所述待测装置(6)连接，所述环形器(5)和所述分光器(2)的第二输出端分别连接所述耦合器(7)的两个输入端，耦合器输出端与所述探测器(8)连接。
2.根据权利要求要求I所述的长波段相干光时域分析仪，其特征在于，所述长波段相干光时域分析仪还包括用于控制偏振方向，提高相干強度的偏振控制器(4)、对探测器(8)进行滤波处理的滤波器和用于提高探測精度的相关法处理器(10);所述调制器(3)通过偏振控制器(4)与所述环形器(5)连接；所述探测器(8)、滤波器、相关法处理器(10)依次连接。
3.根据权利要求2所述的长波段相干光时域分析仪，其特征在干，所述长波段相干光时域分析仪还包括设置在所述分光器第二输出端与所述耦合器之间的偏振控制器。
4.根据权利要求1-3任一所述的长波段相干光时域分析仪，其特征在于，所述激光器为波长1625nm或以上的激光器。
5.根据权利要求2或3所述的长波段相干光时域分析仪，其特征在于，所述滤波器为中频带通滤波器(91)。
6.根据权利要求1-3任一所述的长波段相干光时域分析仪，其特征在干，；所述长波段相干光时域分析仪包括连接在探測器和滤波器之间，用于放大探測信号的放大器(81)。
7.根据权利要求2或3所述的长波段相干光时域分析仪，其特征在于，所述偏振控制器为扰偏器。
8.根据权利要求1-3任一所述的长波段相干光时域分析仪，其特征在于，所述调制器的输入端还连接一个时钟信号发生器。
专利摘要本实用新型涉及一种长波段相干光时域分析仪，包括激光器(1)、分光器(2)、调制器(3)、偏振控制器(4)、待测装置(6)、环形器(5)、耦合器(7)、探测器(8)，所述激光器(1)的输出端连接所述分光器(2)，所述分光器(2)的第一输出端与所述调制器(3)连接，所述调制器(3)通过所述环形器(5)与所述待测装置(6)连接，所述环形器(5)还与所述分光器(2)的第二输出端分别连接所述耦合器(7)的两个输入端，耦合器(7)输出端与所述探测器(8)。本实用新型利用相关和相干的方法，无需在待测光纤加装反射计就能实现长波长的光纤传感探测，减小了测量噪声提高了测量精度，降低了系统成本。
文档编号G01D5/36GK202661085SQ20122020084
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者陈洋, 吴军, 余韶青 申请人:深圳日海通讯技术股份有限公司