基于单频偏振正交光的光纤调制不稳定性抑制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及非线性光纤光学及光纤传感技术领域，特别涉及一种基于单频偏振正交光的光纤调制不稳定性抑制装置。
【背景技术】
[0002]光纤调制不稳定性是光纤中一种较为显著的非线性效应，在时域上表现为将连续光或准连续光分裂成一列超短脉冲，在频域上表现为在中心频率两侧产生两个对称的频谱旁瓣。光纤调制不稳定性是由光纤非线性和色散效应之间的互作用导致的对稳态的调制，起源于光学噪声，还与入纤功率、光纤长度和光纤非线性系数有关。当入纤连续光功率或脉冲峰值光功率超过光纤调制不稳定性的阈值时，光纤调制不稳定性发生，大量光功率从中心频率向两个频谱旁瓣转移，导致中心频率对应的光功率及光纤末端光信噪比的大幅度下降。
[0003]光纤调制不稳定性的阈值较低，对于常用的普通单模光纤而言，当光纤长度大于50km时，光纤调制不稳定性的阈值低于100mW，这对于目前采用光脉冲传输的长距离光纤传感系统而言是很容易满足的，故无论是在长距离的干涉型光纤传感系统还是长距离的分布式光纤传感系统中，光纤调制不稳定性都是普遍存在的。而当光纤调制不稳定性发生后，不仅会造成信号光功率的严重损失，还会产生大量的强度噪声和相位噪声，使得光纤传感系统的性能大幅度下降。故在上述光纤传感系统中抑制光纤调制不稳定性显得尤为重要。
[0004]目前抑制光纤调制不稳定性的方法主要是正常色散法，即光波长位于光纤的正常色散区。但光纤传感系统采用的光波长多为1550nm附近，对于常用的普通单模光纤而言，恰好处在光纤的反常色散区，满足光纤调制不稳定性的发生条件。若采用色散位移光纤对现有的使用普通单模光纤的光纤传感系统进行改造，将是一项复杂且耗资巨大的工程。论文〈〈Mitigating modulat1n instability in Brillouin distributed fibre sensors))(在布里渊分布式光纤传感器中减轻调制不稳定性)中提出采用带宽为1GHz的窄带光纤光栅滤波的方法抑制光纤调制不稳定性，但目前采用的光纤滤波器带宽基本都大于10GHz，1GHz的光纤滤波器大多中心波长不可调且需要专门订制，使用灵活性差且成本较高。论文((Mitigat1n of modulat1n instability in Brillouin distributed fiber sensors byusing orthogonal polarizat1n pulses》(在布里渊分布式光纤传感器中使用正交偏振脉冲减轻调制不稳定性)中提出采用正交偏振脉冲抑制光纤调制不稳定性，但其将单波长光变为双波长脉冲，很大程度上限制了其在使用单波长光载波的光纤传感系统中的应用。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于单频偏振正交光的光纤调制不稳定性抑制装置，旨在抑制长距离光纤传感系统中的光纤调制不稳定性，增大系统在光纤检测端的光信噪比并由此提升系统的长距离传感性能。本发明利用保偏耦合器、保偏光纤和偏振合束器产生单频偏振正交光，能明显抑制长距离传输光纤中的调制不稳定性现象，有效避免了信号光向两个频谱旁瓣的能量转移，使得传输光纤末端的光信噪比大幅度提高。
[0006]本发明采用的技术方案为:
[0007]一种基于单频偏振正交光的光纤调制不稳定性抑制装置，由窄线宽激光器、声光调制器、声光调制器驱动器、任意波形发生器、增益可调的掺铒光纤放大器、保偏光纤耦合器、第一保偏光纤、第二保偏光纤、偏振合束器、传输光纤和光纤检测端组成，所述窄线宽激光器通过连接光纤连接至声光调制器的光纤输入端口，所述声光调制器的射频端口通过连接电缆与声光调制器驱动器的输出端口连接，所述声光调制器驱动器的输入端口通过连接电缆与任意波形发生器连接，所述声光调制器的光纤输出端口通过掺铒光纤放大器连接至保偏光纤耦合器的第一端口，所述保偏光纤耦合器的第二端口通过第一保偏光纤连接至偏振合束器的X轴偏振端口，所述保偏光纤耦合器的第三端口通过第二保偏光纤连接至偏振合束器的y轴偏振端口，所述偏振合束器的合束端口通过传输光纤连接至光纤检测端。
[0008]优选地，所述窄线宽激光器的波长位于C波段，线宽小于1kHz，光功率大于lmW。
[0009]优选地，所述声光调制器应满足经声光调制器后光脉冲的消光比在30dB以上。
[0010]优选地，所述保偏光纤耦合器的耦合方式为IX 2，分束比为1:1。
[0011 ] 优选地，所述掺铒光纤放大器的增益可调。
[0012]优选地，所述任意波形发生器输出脉宽在10ns到100ns之间的矩形脉冲信号，脉冲重复频率f与传输光纤的长度L之间满足关系f〈10s/L，并且f要足够小以保证进入传输光纤的平均功率小于光纤受激布里渊散射阈值。
[0013]优选地，所述传输光纤为普通单模光纤。
[0014]本发明具有以下有益技术效果:
[0015]本发明提供的基于单频偏振正交光的光纤调制不稳定性抑制装置，利用保偏耦合器、保偏光纤和偏振合束器产生单频偏振正交光，能明显抑制长距离传输光纤中的调制不稳定性现象，使得传输光纤末端的光信噪比大幅度提高，对包括干涉型光纤传感系统和分布式光纤传感系统在内的各种长距离光纤传感系统提升系统性能具有重要意义。
【附图说明】
[0016]图1是本发明所述装置的结构示意图。
[0017]其中:01为窄线宽激光器，02为声光调制器，03为声光调制器驱动器，04为任意波形发生器，05为增益可调的掺铒光纤放大器，06为親合方式为1X2的保偏光纤親合器，07为第一保偏光纤，08为第二保偏光纤，09为偏振合束器，10为传输光纤，11为光纤检测端；
[0018]061为1X2保偏光纤親合器的第一端口，062为1 X2保偏光纤親合器的第二端口，063为1 X 2保偏光纤耦合器的第三端口，091为偏振合束器的X轴偏振端口，092为偏振合束器的1轴偏振端口，093为偏振合束器的合束端口。
【具体实施方式】
[0019]本发明提出一种基于单频偏振正交光的光纤调制不稳定性抑制装置，由窄线宽激光器01、声光调制器02、声光调制器驱动器03、任意