哈尔滨理工大学张洪英获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨理工大学申请的专利具有高保真相位提取和高响应带宽的相位敏感光时域反射计及其工作方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116952358B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310853861.3,技术领域涉及:G01H9/00;该发明授权具有高保真相位提取和高响应带宽的相位敏感光时域反射计及其工作方法是由张洪英;解东晔;徐平;雷艳阳;梁启文设计研发完成,并于2023-07-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本具有高保真相位提取和高响应带宽的相位敏感光时域反射计及其工作方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种具有高保真相位提取和高响应带宽的相位敏感光时域反射计及其工作方法,属于光学技术领域,以解决现有相位敏感光时域反射计存在相位信息提取失真、响应带宽受传感距离限制的问题。本发明所述光时域反射计包括窄线宽光源、光纤耦合器、第一声光调制器、掺铒光纤放大器、光隔离器、第二声光调制器、密集波分复用器、环形器、偏振控制器、光电平衡探测器、带通滤波器、数据采集卡、计算机、任意波形发生器等。本发明通过调制产生多频连续光,并进一步调制为多频非均匀周期脉冲序列注入传感光纤;探测端对回波信号实时进行非均匀周期采样,多频回波信号复用实现对相位信息的高保真提取。本发明复用频率灵活可控、高保真、响应带宽高。
本发明授权具有高保真相位提取和高响应带宽的相位敏感光时域反射计及其工作方法在权利要求书中公布了:1.具有高保真相位提取和高响应带宽的相位敏感光时域反射计的工作方法,其特征在于:包括窄线宽光源1、第一光纤耦合器2、第二光纤耦合器3、第一声光调制器4、第三光纤耦合器5、第一掺铒光纤放大器6、光隔离器7、第二声光调制器8、第二掺铒光纤放大器9、第一密集波分复用器10、环形器11、传感光纤12、第三掺铒光纤放大器13、第二密集波分复用器14、偏振控制器15、第四光纤耦合器16、光电平衡探测器17、带通滤波器18、数据采集卡19、计算机20和任意波形发生器21;其中, 窄线宽光源1的光信号输出端与第一光纤耦合器2的光信号输入端连通,第一光纤耦合器2的两个光信号输出端分别同时与第二光纤耦合器3的一号光信号输入端和偏振控制器15的输入端连通,第二光纤耦合器3的光信号输出端与第一声光调制器4的光信号输入端连通,第一声光调制器4的光信号输出端与第三光纤耦合器5的光信号输入端连通,第三光纤耦合器5的两个光信号输出端分别同时与第二声光调制器8和第一掺铒光纤放大器6的光信号输入端连通,第一掺铒光纤放大器6的光信号输出端与光隔离器7的光信号输入端连通,光隔离器7的光信号输出端与第二光纤耦合器3的二号光信号输入端连通; 第二声光调制器8的光信号输出端与第二掺铒光纤放大器9的光信号输入端连通,第二掺铒光纤放大器9的光信号输出端与第一密集波分复用器10的光信号输入端连通,第一密集波分复用器10的光信号输出端与环形器11的一号光信号端口11-1连通,环形器11的二号光信号端口11-2与传感光纤12连通,环形器11的三号光信号端口11-3与第三掺铒光纤放大器13的光信号输入端连通,第三掺铒光纤放大器13的光信号输出端与第二密集波分复用器14的光信号输入端连通; 第四光纤耦合器16的光信号输入端同时与偏振控制器15的光信号输出端和第二密集波分复用器14的光信号输出端连通,第四光纤耦合器16的光信号输出端与光电平衡探测器17的光信号输入端连通,光电平衡探测器17的电信号输出端与带通滤波器18的电信号输入端连通,带通滤波器18的电信号输出端与数据采集卡19的电信号输入端连通,数据采集卡19与计算机20连接; 任意波形发生器21的信号输出端分别同时与第一声光调制器4的微波信号输入端、第二声光调制器8的微波信号输入端和数据采集卡19的触发信号输入端连通; 所述相位敏感光时域反射计的工作过程包括: 窄线宽光源1输出的连续光经第一光纤耦合器2分为上下两个支路;上支路的连续光经过第二光纤耦合器3进入第一声光调制器4调制为多频连续光,并由第三光纤耦合器5分为两路,一路多频连续光经第二声光调制器8调制为非均匀周期多频脉冲光,同时产生一定的频移,另外一路多频连续光经第一掺铒光纤放大器6进行放大后经光隔离器7和第二光纤耦合器3再次进入第一声光调制器4进行多频调制,同样再经第二声光调制器8调制为非均匀周期多频脉冲光,同时产生一定的频移;通过环状结构的多次调制,即可实现大带宽多频调制;最后经第二掺铒光纤放大器9进行脉冲峰值功率放大后注入第一密集波分复用器10滤除第二掺铒光纤放大器9引入的自发辐射噪声,最后经环形器11注入到传感光纤12中;传感光纤12中由于介质折射率分布不均匀产生的背向瑞利散射光信号经环形器11注入第三掺铒光纤放大器13进行功率放大后进入第二密集波分复用器14滤除自发辐射噪声,第一声光调制器4的多频调制和第二声光调制器8的斩波调制与移频均由任意波形发生器21控制; 下支路的连续光由偏振控制器15进行偏振态调节后作为本征光和第二密集波分复用器14滤波后的背向瑞利散射光一同经过第四光纤耦合器16进行相干拍频,并由光电平衡探测器17进行光电转换,输出的光电流由带通滤波器18进行滤波处理,最后由数据采集卡19进行非均匀周期采样记录多频拍频光信号,计算机20用于数据处理,通过频率复用实现高保真相位提取,对高保真相位信息进行非均匀离散傅里叶变换实现对振动检测时间的频率表征。
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