一种高灵敏度光电检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光电检测领域，尤其涉及一种用于分布式光纤振动传感系统的高灵敏度光电检测装置。
【背景技术】
[0002]分布式光纤传感系统主要用于交通、电力、煤矿、石化等行业，其作用是对这些重要的场所进行实时监控。它对于保证工业系统设备正常运行，保障生命和财产的安全起着重要的作用。
[0003]现有的分布式光纤传感系统是由激光器、脉冲调制器、同步控制器、环形器、滤光器、光电探测器、信号放大器、数据采集器和计算机组成。其工作原理为:激光器连续不断地向传感光纤中发射脉冲光，激光在光纤中传输过程中会发生后向散射，通过环形器和分光器将后向散射光中的瑞利光谱分离出来，再经过光电转换和信号放大处理后进行数据采集，然后再将采集到的数据送往数据处理器计算机进行处理计算，最终得出整条曲线数据。
[0004]在分布式光纤传感系统中，光信号的检测装置是非常重要的一个部分。由于传感光纤中返回的信号光非常弱，同时分布式光纤传感系统一般测量距离都要达到数十公里。因此，数十公里末端返回来的信号非常弱，不采用特殊的光电检测技术手段是无法提取出我们所需要的信息。现有的光电检测方法是采用直接检测的方法，即将信号光直接接入光电探测器进行探测转换成电信号。因此，现有的方法存在如下的缺陷和不足:1.信号检测的信噪比较低；2.传感光纤末端信号弱，从而降低了系统的测量距离；所以，仍然需要对现有光电检测装置进行进一步改进。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是实现一种具有高灵敏度探测功能以实现长距离传感的分布式光电检测装置。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:一种高灵敏度光电检测装置，包括激光器，所述的激光器的输出端口与分光器的输入端口相连，所述分光器的其中一个输出端口与衰减器的输入端口相连，另一个输出端口作为传感光输出端与传感光纤连接，所述的衰减器的输出端口与親合器的其中一个输入端口连接，所述親合器的另一个输入端口连接信号光输出端，所述耦合器的输出端经两个光电探测器连接放大器。
[0007]本实用新型采用激光相干和光电探测信号相减的方法，提高了光纤传感系统的灵敏度和信噪比，实现分布式光纤传感系统的高灵敏度探测和长距离传感。
[0008]具有如下优点和积极效果:
[0009]1、提高了微弱光信号检测的灵敏度；
[0010]2、消除了光电探测器的共模分量；
[0011]3、提高了传感光纤末端信号的信噪比，从而提高了系统的传感距离。
【附图说明】
[0012]下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容作简要说明:
[0013]图1为高灵敏度光电检测装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，高灵敏度光电检测装置包括激光器1、分光器2、衰减器3、耦合器4、两个光电探测器、放大器7，下面对各个部件结构和功能详细说明:
[0015]激光器1，采用半导体激光器1，实现一定光功率的连续光信号输出；
[0016]分光器2，为1x2光纤分光器2，用于将激光器I输出的光信号分成两路，两路光的分光比为1:1;
[0017]衰减器3，采用可调光纤衰减器3，用于对输入到耦合器4的本振光信号的功率进行调节；
[0018]耦合器4，采用2x2光纤耦合器4，用于实现信号光和本振光进行干涉，并将干涉后的光信号分成均等的两路输出；
[0019]光电探测器，采用高灵敏度APD雪崩二极管来探测激光，将光信号转换电信号；光电探测器设有两个，两个光电探测器采用相减消除共模信号的方法连接；
[0020]放大器7，采用夸阻放大器7，对两个光电探测输出的电信号进行放大，两个光电探测器的差模信号连接放大器7的输入端口 ；
[0021]激光器I输出功率为1mW的连续光信号，经过分光器2本分光器2分成功率相等的两路连续光信号。一路光作为传感光输出到传感光纤中，另一路光作为本振光经过衰减器3后由耦合器4的其中一个输入端口输入到耦合器4中。衰减器3采用可调光纤衰减器3，对本振光信号功率进行调节。信号光经耦合器4的另一个输入端口输入，在耦合器4中与本振光信号进行干涉。干涉后的信号光分成两路，分别输入到第一光电探测器5和第二光电探测器6中，第一光电探测器5和第二光电探测器6的输出信号正负极串联，从第一光电探测器5和第二光电探测器6的中间输出探测信号。输出探测信号与放大器7连接，放大器7对第一光电探测器5和第二光电探测器6输出的差模信号进行放大，最终得到传感光纤中返回的信号。
[0022]工作原理如下:
[0023]激光器I输出一定功率的连续光信号，经过分光器2本分光器2分成功率相等的两路连续光信号。一路光作为传感光输出到传感光纤中，另一路光作为本振光经过衰减器3后输入到耦合器4中。衰减器3采用可调光纤衰减器3，对本振光信号功率进行调节。信号光经耦合器4的另一个输入端口输入，在耦合其中与本振光进行干涉。干涉后的信号光分成两路，分别输入到两个光电探测器中，两个光电探测器的输出信号正负极串联，从两个光电探测器的中间输出信号。输出信号与放大器7连接，放大器7采用夸阻放大器7，对两个探测器输出的差模信号进行放大，最终得到传感光纤中返回的信号。
[0024]本实用新型采用激光相干和光电探测信号相减的方法，提高了光纤传感系统的灵敏度，消除了光彩探测器的共模分量，提高了传感光纤末端信号的信噪比，实现分布式光纤传感系统的高灵敏度探测和长距离传感。
[0025]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高灵敏度光电检测装置，包括激光器，其特征在于:所述的激光器的输出端口与分光器的输入端口相连，所述分光器的其中一个输出端口与衰减器的输入端口相连，另一个输出端口作为传感光输出端与传感光纤连接，所述的衰减器的输出端口与耦合器的其中一个输入端口连接，所述耦合器的另一个输入端口连接信号光输出端，所述耦合器的输出端经两个光电探测器连接放大器。
2.根据权利要求1所述的高灵敏度光电检测装置，其特征在于:所述的光电探测器为高灵敏度APD雪崩二极管来探测激光，且光电探测器设有两个分别为第一光电探测器和第二光电探测器，两个所述的光电探测器正负极串联。
3.根据权利要求2所述的高灵敏度光电检测装置，其特征在于:所述的耦合器具有两个信号输出端，分别连接第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器和第二光电探测器的中间输出探测信号连接至放大器的输入端口。
4.根据权利要求1、2或3所述的高灵敏度光电检测装置，其特征在于:所述的放大器为夸阻放大器。
【专利摘要】本实用新型揭示了一种高灵敏度光电检测装置，包括激光器，所述的激光器的输出端口与分光器的输入端口相连，所述分光器的其中一个输出端口与衰减器的输入端口相连，另一个输出端口作为传感光输出端与传感光纤连接，所述的衰减器的输出端口与耦合器的其中一个输入端口连接，所述耦合器的另一个输入端口连接信号光输出端，所述耦合器的输出端经光电探测器连接放大器。该装置采用激光相干和光电探测信号相减的方法，提高了光纤传感系统的灵敏度，消除了光彩探测器的共模分量，提高了传感光纤末端信号的信噪比，实现分布式光纤传感系统的高灵敏度探测和长距离传感。
【IPC分类】G01H9-00, G01D5-26
【公开号】CN204556091
【申请号】CN201520220893
【发明人】周正仙, 张开拓, 余瑞兰, 袁扬胜, 杜友武, 吴朝辉, 盛晓伟, 周瑞, 刘冲冲
【申请人】安徽师范大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月13日