数。
【具体实施方式】 [0061] 四：本实施方式对实施方式=作进一步说明，步骤=中探测光的获 取过程为：
[0062] 任意波发生器5给单边带强度调制器SSBM的调制端发送的调制信号fm(t)为N个 频率阶跃变化的波列；
[0063]
[0064] 其中；fm。为波列的初始频率，f,为频率步进量，T为任一频率扫描周期：
为取 整，t是时间；
[0065] 单边带强度调制器SSBM将输入的一束激光调制成下边频输出的探测光ftw(t):
[0066] ftcg(t) =f〇-fm(t)，
[0067] 其中；f。为输入的一束激光的频率；
[0068] 得到探测光为由N个周期为T的不同频率的光集合。
[0069] 微波源3的微波调制频率fw按公式
[0070] fup-min{ 口B0+ 么口B_pius_max(f^wG), 口B〇_ 么口E_neg-min(fAWG)}
[0071] 进行求取；
[007引其中：Uc。为待测光纤自由状态的布里渊频移，AUt。。,为待测光纤的最大负应 变，A 为待测光纤的正应变上限，fAwe为低频任意波形发生器调制频率。
【主权项】
1. 基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感装置，其特征在于，它 包括激光器（1)、耦合器（2)、微波源（3)、任意函数发生器（4)、任意波发生器（5)、光隔离器 (6)、数据采集模块（7)、第一偏振控制器PCl、第二偏振控制器PC2、第三偏振控制器PC3、第 四偏振控制器PC4、第一光强度调制器頂1、第二光强度调制器頂2、掺铒光纤放大器EDFA、 环形器Rl、单边带强度调制器SSBM和待测保偏光纤PMF ; 激光器（1)发出的激光束通过耦合器（2)分成两束激光； 其中一束激光经过第一偏振控制器PCl进入第一光强度调制器頂1，第一光强度调制 器頂1在微波源（3)的控制下对输入的激光进行上、下边频调制，上、下边频调制后的光束 经第二光强度调制器頂2调制输出方形脉冲光，该方形脉冲光光经由光纤布拉格光栅FBG 滤除下边频，滤除下边频的光束经过掺铒光纤放大器EDFA放大后输出的光束作为泵浦光， 该泵浦光经过第三偏振控制器PC3进入环形器Rl的1 口，从环形器Rl的2 口输出至待测 保偏光纤PMF中； 另一束激光经过第二偏振控制器PC2进入单边带强度调制器SSBM，单边带强度调制器 SSBM在任意波发生器（5)的控制下对输入光束进行下边频调制，单边带强度调制器SSBM输 出的光束作为探测光，所述探测光经过光隔离器（6)和第四偏振控制器PC4,从另一个方向 进入待测保偏光纤PMF中； 在待测保偏光纤PMF中，满足布里渊放大条件的探测光和泵浦光发生布里渊放大过 程；经布里渊放大的探测光进入环形器Rl的2 口，并从环形器Rl的3 口输出至数据采集模 块（7); 任意波发生器（5)同步触发任意函数发生器（4)向第二光强度调制器頂2提供方形脉 冲调制信号；任意波发生器（5)同步触发数据采集模块（7)采集数据。2. 根据权利要求1所述基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感 装置，其特征在于，微波源（3)的微波调制频率f RP按公式进行求取； 其中：Ubci为待测光纤自由状态的布里渊频移，Λ υ Bmg为待测光纤的最大负应变， Δ uB_plus为待测光纤的正应变上限，fAwe为低频任意波形发生器调制频率。3. 根据权利要求1所述基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感 装置，其特征在于，任意函数发生器（4)采用的型号为AFG3252。4. 根据权利要求1所述基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感 装置，其特征在于，单边带强度调制器SSBM在任意波发生器（5)的控制下对输入光束进行 下边频调制时，任意波发生器（5)发出相位差为90°的两路信号做为控制信号输出给单边 带强度调制器SSBM。5. 根据权利要求1所述基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感 装置，其特征在于，单边带强度调制器SSBM在任意波发生器（5)的控制下对输入光束进行 下边频调制时，任意波发生器（5)发出两路相同信号，其中一路信号经相移器产生90°相 位差后，与另一路共同做为控制信号输出给单边带强度调制器SSBM。6. 权利要求1所述基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感装置 的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 步骤一、耦合器（2)将激光束均分成两束，其中一束激光利用步骤二生成泵浦光，另一 束激光利用步骤三生成探测光；泵浦光和探测光均在任意波发生器（5)的控制下完成，任 意波发生器（5)发出三路控制信号，分别为给单边带强度调制器SSBM的射频信号、给任意 函数发生器（4)的触发信号和给数据采集模块（7)的触发信号； 步骤二、其中一束激光经第一偏振控制器PCl调节偏振态后进入第一光强度调制器 頂1，微波源（3)控制第一光强度调制器頂1调制入射激光的上下边频，入射激光的频率向 上、下各频移fKF，频移后的激光经第二光强度调制器頂2调制输出方形脉冲光，该方形脉冲 光经由光纤布拉格光栅FBG滤除下边频，滤除下边频的光束经过掺铒光纤放大器EDFA放大 后输出的光束作为泵浦光；泵浦光为由N个相同的周期T的脉冲序列；其中，f KF为微波源 (3)的微波调制频率； 步骤三、另一束激光经第二偏振控制器PC2调节偏振态后进入单边带强度调制器 SSBM，单边带强度调制器SSBM在任意波发生器（5)的控制下对输入光束进行下边频调制， 单边带强度调制器SSBM输出的光束作为探测光； 步骤四、步骤二生成的泵浦光从一个方向进入待测保偏光纤PMF中；步骤三生成的探 测光从另一个方向进入待测保偏光纤PMF中；在待测保偏光纤PMF中，满足布里渊放大条件 的探测光和泵浦光发生布里渊放大过程；经布里渊放大的探针光经环形器输出至数据采集 模块（7); 步骤五、根据返回探测器的时间确定SBS作用在光纤中的位置，当完成一个频率扫描 周期T的扫描后，获取该频率状态下的待测保偏光纤PMF上每一个空间点上的布里渊增益 光谱； 步骤六、根据布里渊频移uB与应变ε的线性函数关系υ Β= υ B(l+Cse，完成待测保偏 光纤PMF在该频率状态下的应变的测量， 其中，Ubci是待测光纤自由状态的布里渊频移，C s是应变系数。7. 根据权利要求6所述基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感 方法，其特征在于，步骤三中探测光的获取过程为： 任意波发生器（5)给单边带强度调制器SSBM的调制端发送的调制信号fm(t)为N个 频率阶跃变化的波列：其中：fm〇为波列的初始频率，f 3为频率步进量，T为任一频率扫描周期， 为取整， t是时间； 单边带强度调制器SSBM将输入的一束激光调制成下边频输出的探测光ftc;g(t): ftcg(t) = f〇-fm(t), 其中：f〇为输入的一束激光的频率； 得到探测光为由N个周期为T的不同频率的光集合。8. 根据权利要求6所述基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感 方法，其特征在于，微波源（3)的微波调制频率fKF按公式 ' LJSJ J_l_p_LUO 'Z LJSJ ' Ll_m5 1 ' " 进行求取； 其中：Ubci为待测光纤自由状态的布里渊频移，Λ υ Bmg为待测光纤的最大负应变， Δ uB_plus为待测光纤的正应变上限，fAwe为低频任意波形发生器调制频率。
【专利摘要】基于低频任意波的光学捷变频技术的动态分布式布里渊传感装置及方法，属于光学领域，本发明为解决现有采用基于任波技术的捷变频技术对瞬态信号进行分布式监测时存在成本高、系统复杂的问题。本发明包括激光器、耦合器、微波源、任意函数发生器、任意波发生器、光隔离器、数据采集模块、偏振控制器PC1～PC4、光强度调制器IM1、IM2、掺铒光纤放大器EDFA、环形器R1、单边带强度调制器SSBM和待测保偏光纤PMF；采用单边带调制的方法产生几百兆赫兹的下边带作为探测光，这样就可以采用低带宽的几百兆赫兹的任意波形发生器获得捷变频探测光。
【IPC分类】G01B11/16, G01D5/26, G01K11/32
【公开号】CN104977030
【申请号】CN201510304888
【发明人】董永康, 王本章, 巴德欣, 吕志伟
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月4日