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    電光調制器 | 普克爾盒

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    用于光纖傳感BOTDA/BOTDR的鈮酸鋰調制器

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    鈮酸鋰電光調制器被廣泛用在BOTDA/BOTDR中用于產生光脈沖和移頻!

    所屬類別:調制器 | 偏轉器 | 濾波器 ? 電光調制器 | 普克爾盒

    所屬品牌:

    產品負責人:

    姓名:吳工 (Sam)

    電話:130 2016 6191(微信同號)

    郵箱:wenchao-wu@auniontech.com


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    BOTDA光纖傳感系統中電光調制器及配套器件的選擇

     

    布里淵(Brillouin)傳感器是一種光纖傳感技術,在分布式溫度和應變傳感中具有越來越重要的地位,同時,這種技術在各種工業溫度測量,結構壽命監測和管道監控等領域的廣泛應用,對布里淵時域分析(BOTDA)提出了越來越高的性能要求。

    電光調制器(EOM)是BOTDA光學子系統中關鍵的器件之一,選擇合適的電光調制器規格和工作條件對系統的整體性能,一致性和可靠性有著重要的影響。

    傳感元件,即光纖,也必須根據目標溫度范圍和是否存在輻射仔細選擇。



    傳統BOTDA系統中有2個電光調制器:脈沖產生的EOM1(泵浦信號)和EOM2用于產生傳感光纖的布里淵頻移(相對于泵浦光頻率)的種子光信號。 通常條件下,SMF-28的布里淵頻移為10.820GHz,通過在傳感光纖的另一端注入EOM2產生的探測種子信號,布里淵背向散射是一個受激過程,信噪比較高。


    BOTDA系統的重要指標是空間分辨率、溫度/應變分辨率、Max測量范圍和測量速度。


    空間分辨率是分布式光纖傳感器中兩個數據點之間的Min可分辨距離。一般來說,這取決于脈沖寬度,而減小脈寬將增加空間分辨率。對于傳統的BOTDA系統,典型的空間分辨率為一米左右。隨著脈寬降到10ns以下,由于背向散射信號的展寬,測量峰值和確定布里淵頻移(BFS)變得越來越困難。但是,對傳統的BOTDA的改進,如雙脈沖或DP-BOTDA,可以分別實現亞米或500px的空間分辨率,此時脈寬和脈寬間隔分別是2 ns5ns。


    2顯示了強度電光調制器的傳輸函數(MTF)產生光脈沖的原理。對于脈沖寬度約為1nsBOTDA應用,10Ghz帶寬的EOM和小于100ps的上升/下降沿完全符合要求。另外EOM能夠產生并維持高消光比(ER,也可理解為信噪比)脈沖,對BOTDA系統也是至關重要的。

    當連續激光被調制成短脈沖時,低消光比的電光調制器會導致連續激光的泄漏,如20dB消光比的調制器,輸入的連續光功率100mW,會有約為1mW的連續光泄漏。而EOM產生的脈沖和其泄漏光后續被光放大器放大,并注入到傳感光纖中。對于遠程BOTDA測量系統,一般需要消光比ER>32dB以減輕泄漏光影響。

    泵浦脈沖的消光比直接影響整個BOTDA測量系統的信噪比。因此,高消光比EOM直接影響BOTDA系統的Max大測量范圍和測量速度。MXER-LN系列強度調制器是高性能調制器,具有優越的消光比。該產品的設計依賴于iXblue“Magic Junction”(專利號n° US2008193077)。

    MXER-LN系列強度調制器是BOTDA應用中需要高消光和高帶寬組合的關鍵器件。


    DR-VE-10-MO射頻驅動器,是設計用于驅動脈沖、模擬或數字應用的鈮酸鋰電光調制器的放大器模塊,以產生不失真的光脈沖。在BOTDA系統中,電脈沖信號的占空比很長。為了產生清晰的光脈沖,在保持高消光比ER的同時,具有銳利的邊緣、持續的高低電平以及無overshoot,BOTDA光脈沖信號產生需要具有合適特性的特定射頻放大器,如DR-VE-10-MO。

     

    DR-VE-10-MO驅動器針對從10Hz1GHz的低和高脈沖重復頻率(PRF)信號進行了優化。帶寬高達12GHz,可產生70ps脈沖寬度,超短上升和下降沿(24ps),并可適用300ns脈寬的脈沖。

     

    DR-VE-10-MO驅動采用緊湊的連接模塊,與iXblueEOM的射頻接口直接匹配(幾何尺寸一致)。該驅動使用單一的電壓電源,方便和安全的使用,并具有圖形用戶界面,其中集成了靈活的輸出電壓控制。

    在實際應用中,可靠的BOTDA系統在工業傳感應用(如結構壽命和管道監測),需要產生具有可重復特性的光脈沖,因此需要光學器件在長時間內穩定運行以及抗干擾的可靠性。

     

    EOM中的Mach-Zehnder干涉儀由于溫度變化、熱不均勻性、老化、光折變效應、靜電荷積累等環境效應而產生偏置點漂移。偏置點漂移將會導致傳遞函數MTF偏離調制信號的工作點。因此,輸出脈沖的消光比和脈沖寬度等特性會受到干擾。

    直流偏壓點的漂移可以使用iXBlueMBC(調制器偏壓控制器)解決方案進行主動監測和控制:臺式儀器MBC-DG-LABMBC-DG-board鎖定用于BOTDA應用的Mach-Zehnder調制器的工作點。

    在傳統的BOTDA系統中,需要第二個EOM來產生探測所需的種子信號,該種子信號的光頻率被鎖定到泵浦光脈沖的光頻率,但被布里淵頻移(BFS)偏移,對于SMF傳感光纖,通常為10.8 GHz。該種子信號的頻率也被逐級掃描或調諧,以檢測傳感光纖BFS周圍布里淵增益譜(BGS)的變化。通常,根據所需的分辨率,使用500 kHz,1MHz5MHz的頻率步長。


    使用EOM產生這種可調諧光頻移有幾種選擇,其中2種常用的是帶光學濾波的雙邊帶-載波抑制調制(DSB-SC)和載波抑制-單邊帶調制(CS-SSB。

    高度通用的MX-LN-10有一個X-cut設計,廣泛的工作條件,以及零啁啾性能和無與倫比的穩定性。iXblue專有的波導設計提供了低插入損耗和高消光比。MX-LN-10由于具有高帶寬、穩定性和低插入損耗,非常適合用于BOTDA系統的DSB-SC。DR-AN-10-HO是一種寬帶射頻放大器模塊,設計用于頻率高達11GHz的模擬應用。DR-AN-10-HO具有低噪聲系數和線性傳遞函數的特點,其1dB壓縮點大于23dBm。它在整個帶寬上表現出平坦的群延遲和增益曲線,波動很小,該放大器模塊非常適合匹配MX-LN-10DSB-SC應用。 利用MBC-DG-LABMBC-DG-board可以鎖定馬赫-曾德爾調制器的工作點,保證了對偏置漂移的長期穩定性


    BOTDA系統的其他組件包括偏振擾頻器和FBG邊帶濾波器。

     

    偏振擾偏器:布里淵散射對偏振敏感。通過對信號的偏振態進行擾亂可以緩解這個問題。偏振態擾亂提高了信噪比,縮短了測量時間,提高了測量精度、分辨率和測量范圍。PSC-LN是一種緊湊的高速電光偏振擾偏器。這鐘集成光學器件具有低損耗的單模波導,可以在從直流到10GHz以上的頻率范圍內偏振擾偏,在超過100nm的波長范圍內工作。

     

    FBG邊帶濾波器:光纖布拉格光柵FBG)可用作BOTDA系統的DSB-CS邊帶濾波器。IXC-FBG是一種光纖布拉格光柵,通過多年來的技術積累,iXblue可以提供高度定制的FBG,這些FBG可以放入特殊的封裝外殼中以保證對環境的不敏感,用于去除BOTDA系統中不需要的DSB-CS邊帶。

    傳感光纖:在一般情況下,標準SMF光纖就足夠了;但溫度超過85度、 光纖的標準涂覆層不能承受如此高的溫度,會熔化。 iXblue提供含?;邷赝繉拥墓饫wMax可達130°C、 含聚酰亞胺涂層高達300°C,甚至鋁涂層高達400°C。在空間或核輻射環境中,需要具有抗輻照保證(Radiation Induced Attenuation-RIA)的特定光纖。


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    產品標簽:EOM,ixblue,photline,電光調制器,鈮酸鋰調制器,光纖傳感,分布式布里淵光纖傳感,BOTDA,BOTDR