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用于光纤传感BOTDA/BOTDR的铌酸锂调制器

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发布时间:2021/8/6 13:54:49

产品描述: 用于光纤传感BOTDA/BOTDR的铌酸锂调制器布里渊(Brillouin)传感器是一种光纤传感技术,在分布式温度和应变传感中具有越来越重要的地位,同时,这种技术在各种工业温度测量,结构寿命监测和管道监控等域的广泛应用,对布里渊时域分析(BOTDA)提出了越来越高的性能要求。电光调制器(EOM)是BOTDA光学子系统中关键的器件之一,选择合适的电光调制器规格和工作条件对系统的整体性能,一致性和可靠

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用于光纤传感BOTDA/BOTDR的铌酸锂调制器


姓名:
吴工 (Sam)

电话:130 2016 6191(微信同号)

邮箱:wenchao-wu@auniontech.com

用于光纤传感BOTDA/BOTDR的铌酸锂调制器产品简介:

用于光纤传感BOTDA/BOTDR的铌酸锂调制器布里渊(Brillouin)传感器是一种光纤传感技术,在分布式温度和应变传感中具有越来越重要的地位,同时,这种技术在各种工业温度测量,结构寿命监测和管道监控等域的广泛应用对布里渊时域分析(BOTDA)提出了越来越高的性能要求。

电光调制器(EOM)是BOTDA光学子系统中关键的器件之一,选择合适的电光调制器规格和工作条件对系统的整体性能,一致性和可靠性有着重要的影响。

传感元件,即光纤,也必须根据目标温度范围和是否存在辐射仔细选择。

 

 

传统BOTDA系统中有2个电光调制器:脉冲产生的EOM1(泵浦信号)和EOM2用于产生传感光纤的布里渊频移(相对于泵浦光频率)的种子光信号。通常条件下,SMF-28的布里渊频移为10.820GHz,通过在传感光纤的另一端注入EOM2产生的探测种子信号,布里渊背向散射是一个受激过程,信噪比较高。


BOTDA系统的重要指标是空间分辨率、温度/应变分辨率、Max测量范围和测量速度。


空间分辨率是分布式光纤传感器中两个数据点之间的Min可分辨距离。一般来说,这取决于脉冲宽度,而减小脉宽将增加空间分辨率。对于传统的BOTDA系统,典型的空间分辨率为一米左右。随着脉宽降到10ns以下,由于背向散射信号的展宽,测量峰值和确定布里渊频移(BFS)变得越来越困难。但是,对传统的BOTDA的改进,如双脉冲或DP-BOTDA,可以分别实现亚米或500px的空间分辨率,此时脉宽和脉宽间隔分别是2 ns5ns

 
用于光纤传感BOTDA/BOTDR的铌酸锂调制器工作原理:

2显示了强度电光调制器的传输函数(MTF)产生光脉冲的原理。对于脉冲宽度约为1nsBOTDA应用,10Ghz带宽的EOM和小于100ps的上升/下降沿完全符合要求。另外EOM能够产生并维持高消光比(ER,也可理解为信噪比)脉冲,对BOTDA系统也是至关重要的。

当连续激光被调制成短脉冲时,低消光比的电光调制器会导致连续激光的泄漏,如20dB消光比的调制器,输入的连续光功率100mW,会有约为1mW的连续光泄漏。而EOM产生的脉冲和其泄漏光后续被光放大器放大,并注入到传感光纤中。对于远程BOTDA测量系统,一般需要消光比ER>32dB以减轻泄漏光影响。

泵浦脉冲的消光比直接影响整个BOTDA测量系统的信噪比。因此,高消光比EOM直接影响BOTDA系统的Max大测量范围和测量速度。MXER-LN系列强度调制器是高性能调制器,具有优越的消光比。该产品的设计依赖于iXblue“Magic Junction”(利号n° US2008193077)。

MXER-LN系列强度调制器是BOTDA应用中需要高消光和高带宽组合的关键器件。

 

DR-VE-10-MO射频驱动器,是设计用于驱动脉冲、模拟或数字应用的铌酸锂电光调制器的放大器模块,以产生不失真的光脉冲。在BOTDA系统中,电脉冲信号的占空比很长。为了产生清晰的光脉冲,在保持高消光比ER的同时,具有锐利的边缘、持续的高低电平以及无overshootBOTDA光脉冲信号产生需要具有合适特性的特定射频放大器,如DR-VE-10-MO

 

DR-VE-10-MO驱动器针对从10Hz1GHz的低和高脉冲重复频率(PRF)信号进行了优化。带宽高达12GHz,可产生70ps脉冲宽度,超短上升和下降沿(24ps),并可适用300ns脉宽的脉冲。

 

DR-VE-10-MO驱动采用紧凑的连接模块,与iXblueEOM的射频接口直接匹配(几何尺寸一致)。该驱动使用单一的电压电源,方便和安全的使用,并具有图形用户界面,其中集成了灵活的输出电压控制


用于光纤传感BOTDA/BOTDR的铌酸锂调制器应用域:
在实际应用中,可靠的
BOTDA系统在工业传感应用(如结构寿命和管道监测),需要产生具有可重复特性的光脉冲,因此需要光学器件在长时间内稳定运行以及抗干扰的可靠性。

 

EOM中的Mach-Zehnder干涉仪由于温度变化、热不均匀性、老化、光折变效应、静电荷积累等环境效应而产生偏置点漂移。偏置点漂移将会导致传递函数MTF偏离调制信号的工作点。因此,输出脉冲的消光比和脉冲宽度等特性会受到干扰。

直流偏压点的漂移可以使用iXBlueMBC(调制器偏压控制器)解决方案进行主动监测和控制:台式仪器MBC-DG-LABMBC-DG-board锁定用于BOTDA应用的Mach-Zehnder调制器的工作点。

在传统的BOTDA系统中,需要第二个EOM来产生探测所需的种子信号,该种子信号的光频率被锁定到泵浦光脉冲的光频率,但被布里渊频移(BFS)偏移,对于SMF传感光纤,通常为10.8 GHz。该种子信号的频率也被逐扫描或调谐,以检测传感光纤BFS周围布里渊增益谱(BGS)的变化。通常,根据所需的分辨率,使用500 kHz1MHz5MHz的频率步长。


使用EOM产生这种可调谐光频移有几种选择,其中2种常用的是带光学滤波的双边带-载波抑制调制(DSB-SC)和载波抑制-单边带调制(CS-SSB

高度通用的MX-LN-10有一个X-cut设计,广泛的工作条件,以及零啁啾性能和无与伦比的稳定性。iXblue有的波导设计提供了低插入损耗和高消光比MX-LN-10由于具有高带宽、稳定性和低插入损耗,非常适合用于BOTDA系统的DSB-SCDR-AN-10-HO是一种宽带射频放大器模块,设计用于频率高达11GHz的模拟应用。DR-AN-10-HO具有低噪声系数和线性传递函数的特点,其1dB压缩点大于23dBm。它在整个带宽上表现出平坦的群延迟和增益曲线,波动很小,该放大器模块非常适合匹配MX-LN-10DSB-SC应用 利用MBC-DG-LABMBC-DG-board可以锁定马赫-曾德尔调制器的工作点,保证了对偏置漂移的长期稳定性

 

用于光纤传感BOTDA/BOTDR的铌酸锂调制器主要配件:包括偏振扰频器和FBG边带滤波器

 

偏振扰偏器:布里渊散射对偏振敏感。通过对信号的偏振态进行扰乱可以缓解这个问题。偏振态扰乱提高了信噪比,缩短了测量时间,提高了测量精度、分辨率和测量范围。PSC-LN是一种紧凑的高速电光偏振扰偏器。这钟集成光学器件具有低损耗的单模波导,可以在从直流到10GHz以上的频率范围内偏振扰偏,在超过100nm的波长范围内工作。

 

FBG边带滤波器:光纤布拉格光栅FBG)可用作BOTDA系统的DSB-CS边带滤波器。IXC-FBG是一种光纤布拉格光栅,通过多年来的技术积累,iXblue可以提供高度定制的FBG,这些FBG可以放入特殊的封装外壳中以保证对环境的不敏感,用于去除BOTDA系统中不需要的DSB-CS边带。

传感光纤:在一般情况下,标准SMF光纤就足够了;但温度超过85度、 光纤的标准涂覆层不能承受如此高的温度,会熔化。 iXblue提供含酰化高温涂层的光纤Max可达130°C、 含聚酰亚胺涂层高达300°C,甚至铝涂层高达400°C。在空间或核辐射环境中,需要具有抗辐照保证(Radiation Induced Attenuation-RIA)的特定光纤。

更新时间:2021/8/11 16:54:15

标签:铌酸锂调制器   光纤传感   电光调制器   EOM   ixblue   

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