EDFA在FBG傳感中的應用

2021-12-29 煙雨光影

目前，FBG的復用主要分為波分復用(WDM)法，

 

波分復用(WDM)-在FBG傳感系統中，將N個不同中心波長的FBG放置

在需監測的各個點，採用寬帶光源或者是掃描光源，每個FBG反射跟自己中心波

長相對應的光，如圖1．3所示。當監測點處受到應變或者溫度作用時，相對應的

FBG反射回來的波長將發生改變，通過解調系統即可得到相應的應變或者溫度的

變化，從而實現對N個點的同時實時監測。但是由於光源帶寬有限，且為了避免

相鄰波長的FBG之間的互擾，每個FBG之間需要一定的波長間隔


準分布式光纖傳感系統指的是利用傳感器的時分復用、波分復用或者空分復用

原理，將多個傳感器復用在一套傳感系統中，可以同時監測多個待測點信息的傳

感系統，如圖1．8所示。相對於點式傳感系統來說，該種傳感系統大大提高了系統

的傳感範圍和系統的有效利用率，相對於分布式傳感系統來說，該種傳感系統的

精度更高，穩定性更好。


在諸如對鐵道、輸油(氣)管道、隧道、海岸線、高壓線路等長距離線路實

時安全監測時，傳感系統的距離需要達至帆十上百甚至幾百公裡。為了實現FBO

長距離傳感，研究者們採取了很多方法，諸如增加雷射器功率、加入放大器、優

化線路等。


1-Il基於摻鉺光纖／垃曼混臺放太的掃描雷射器的1(}0kra光纖布拉格光柵傳感系統示意圖

電子科技大學饒雲江等人『圳提出了基於掃描雷射器和光放大的100k皿，t纖靠

拉格光柵傳感系統，如圖I-11所示。i=li系統是基於EDF／取．波拉曼混合放大的方法，

以高功率掃描雷射囂為光源，在100kin的FBG傳感系統上進行雙向拉曼放大，以及

利用其剩餘功率同時進行摻鉺光纖放大，在100km處獲得了7dB的良好信噪比。

日本TakanoriSaitoh等人提出基於EDFA的FBG傳感系統實現了230km系統，

如圖1．12所示。該系統利用自主研發的大功率寬帶掃描雷射光源，加入EDFA放

大器，實現最長距離達230kin的超長距離傳感，但其在230kin傳感距離處信噪比

僅有4dB[39


(1)基於EDFA的超長距離FBG傳感系統

該系統實驗系統裝置如圖2．13所示，從光源發出的掃描光經過聲光調製器後形成

脈衝光，經過EDFA放大後進入一個99：1的耦合器，99％的脈衝光作為信號光從

環行器1埠進入，經過環行器2埠進入光纖，從放置在光纖末端的FBG反射

回來的信號光經過環行器3埠進入探測器，與1％的脈衝光(用於校正光源功率

抖動)一起進入信號處理單元，最後經過計算機處理並顯示結果。

 



為了能進一步延長該侍感系統的距離，我們採用了EDFA／FAR組合放大的方式。

(2)基於EDFA／FRA放大的超長距離FBG傳感距離

該系統實驗系統裝置如圖2—16所示，在前系統的基礎上利用WDM耦臺八後

向1480的泵浦光，以實現FRA，前端加入WDM用於濾除系統中殘留的1480後

向泵浦光。


本系統採用可調雷射器作為光源，發出的掃描光經過由任意波形發生器控制

的聲光調製器後成為脈衝光，前面加入EDFA放大進入系統的信號光，後向引入

拉曼放大，系統低於275km長度時信噪比大於15dB，並在此基礎上實現了300kin

超長距離的FBG傳感系統。在本系統中，FBG在不同距離處的靜態應變線性度均

在0．999以上，故本系統可用於超長距離應變監測。進一步優化系統參數以及光放

大方案有望進一步延長系統距離。但是由於採用高反射率FBG且距離過長，故該

系統採用波分復用方式來實現準分布式傳感.

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