本發(fā)明涉及光纖傳感，特別涉及一種溫度傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光纖傳感技術(shù)因其高靈敏度、抗電磁干擾性和小型化潛力，在溫度、應(yīng)變、振動等物理量檢測領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。其中，sagnac干涉技術(shù)作為一種基于光學(xué)相位差的檢測方法，被廣泛應(yīng)用于光纖陀螺儀和分布式光纖傳感器等領(lǐng)域。

2、然而，sagnac干涉技術(shù)中采用的是單個經(jīng)典光束輸入，輸出信號會產(chǎn)生噪聲，導(dǎo)致光纖傳感器受到經(jīng)典噪聲的限制，影響其信噪比和靈敏度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種溫度傳感系統(tǒng)，可以解決現(xiàn)有溫度傳感器因受到經(jīng)典噪聲的限制，而影響傳感器信噪比和靈敏度的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供了一種溫度傳感系統(tǒng)，包括：依次連接的光纖參量放大器、sagnac環(huán)以及平衡探測器，且平衡探測器也與光纖參量放大器連接；

3、所述光纖參量放大器，用于對注入泵浦光和注入種子光進(jìn)行四波混頻，使注入種子光被放大成為信號光，并產(chǎn)生閑頻光；其中，信號光和閑頻光之間具有強(qiáng)度關(guān)聯(lián)特性，且信號光被注入sagnac環(huán)，閑頻光被注入平衡探測器；

4、所述平衡探測器，用于對注入sagnac環(huán)之后的信號光與閑頻光的光強(qiáng)進(jìn)行差分，差分后的信號用于溫度測量；其中，sagnac環(huán)中保偏光纖的長度與曲率通過預(yù)設(shè)的sagnac環(huán)傳輸強(qiáng)度與長度、曲率以及sagnac環(huán)溫度測量結(jié)果之間的依賴關(guān)系確定。

5、可選的，所述光纖參量放大器由兩個粗波分復(fù)用器和位于兩個粗波分復(fù)用器之間的一個色散位移光纖構(gòu)成；其中，注入泵浦光和注入種子光經(jīng)其中一個粗波分復(fù)用器進(jìn)入色散位移光纖中進(jìn)行四波混頻，并經(jīng)另一個粗波分復(fù)用器分離形成信號光和閑頻光。

6、可選的，所述注入泵浦光位于色散位移光纖的反常色散區(qū)，以使注入泵浦光和注入種子光進(jìn)行四波混頻。

7、可選的，所述注入泵浦光的波長為1550nm，所述色散位移光纖的長度為300m。

8、可選的，所述溫度傳感系統(tǒng)還包括頻譜儀，用于生成差分后的信號的噪聲強(qiáng)度變化情況，以通過噪聲強(qiáng)度變化情況進(jìn)行溫度測量。

9、可選的，所述sagnac環(huán)由兩個光纖夾持器、一個光纖耦合器、一個單模光纖和一個保偏光纖構(gòu)成，且兩個光纖夾持器之間的距離用于決定保偏光纖的曲率。

10、可選的，所述平衡探測器用于采用平衡測量方法或者非平衡測量方法，對注入sagnac環(huán)之后的信號光與閑頻光的光強(qiáng)進(jìn)行差分。

11、可選的，所述平衡探測器由兩個光電探測器和一個差分放大器構(gòu)成；

12、注入sagnac環(huán)之后的信號光與閑頻光分別被注入兩個光電探測器中，并通過差分放大器進(jìn)行差分。

13、本發(fā)明所提供的溫度傳感系統(tǒng)，至少具有以下有益效果：

14、通過光纖參量放大器生成了具有強(qiáng)度關(guān)聯(lián)特性（一種量子糾纏特性）的信號光和閑頻光，而sagnac環(huán)即為傳統(tǒng)采用了sagnac干涉技術(shù)的溫度傳感器，利用注入sagnac環(huán)之后的信號光與閑頻光光強(qiáng)的差分信號來進(jìn)行溫度測量，這種基于光強(qiáng)檢測的信號處理方法，利用強(qiáng)度差測量技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的波長調(diào)制，通過對兩個具有相關(guān)性的光信號的光強(qiáng)進(jìn)行差分操作，利用了強(qiáng)度關(guān)聯(lián)光束的量子特性，可以消除共同噪聲，通過該強(qiáng)度關(guān)聯(lián)光束該低噪聲特性，可以實現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)量子極限的超越，提升測量信號的信噪比。

15、同時，考慮到sagnac環(huán)的保偏光纖曲率和長度對溫度測量的影響，sagnac環(huán)中保偏光纖的長度與曲率通過預(yù)設(shè)的sagnac環(huán)傳輸強(qiáng)度與長度、曲率以及sagnac環(huán)溫度測量結(jié)果之間的依賴關(guān)系確定，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)sagnac環(huán)的保偏光纖曲率和長度的優(yōu)化，可以有效提升溫度測量的靈敏度。

技術(shù)特征：

1.一種溫度傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括：依次連接的光纖參量放大器、sagnac環(huán)以及平衡探測器，且平衡探測器也與光纖參量放大器連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖參量放大器由兩個粗波分復(fù)用器和位于兩個粗波分復(fù)用器之間的一個色散位移光纖構(gòu)成；其中，注入泵浦光和注入種子光經(jīng)其中一個粗波分復(fù)用器進(jìn)入色散位移光纖中進(jìn)行四波混頻，并經(jīng)另一個粗波分復(fù)用器分離形成信號光和閑頻光。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述注入泵浦光位于色散位移光纖的反常色散區(qū)，以使注入泵浦光和注入種子光進(jìn)行四波混頻。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述注入泵浦光的波長為1550nm，所述色散位移光纖的長度為300m。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感系統(tǒng)還包括頻譜儀，用于生成差分后的信號的噪聲強(qiáng)度變化情況，以通過噪聲強(qiáng)度變化情況進(jìn)行溫度測量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述sagnac環(huán)由兩個光纖夾持器、一個光纖耦合器、一個單模光纖和一個保偏光纖構(gòu)成，且兩個光纖夾持器之間的距離用于決定保偏光纖的曲率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述平衡探測器用于采用平衡測量方法或者非平衡測量方法，對注入sagnac環(huán)之后的信號光與閑頻光的光強(qiáng)進(jìn)行差分。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述平衡探測器由兩個光電探測器和一個差分放大器構(gòu)成；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種溫度傳感系統(tǒng)。該溫度傳感系統(tǒng)中包括：光纖參量放大器，用于對注入泵浦光和注入種子光進(jìn)行四波混頻，使注入種子光被放大成為信號光，并產(chǎn)生閑頻光；其中，信號光和閑頻光之間具有強(qiáng)度關(guān)聯(lián)特性，且信號光被注入Sagnac環(huán)，閑頻光被注入平衡探測器；平衡探測器，用于對注入Sagnac環(huán)之后的信號光與閑頻光的光強(qiáng)進(jìn)行差分，差分后的信號用于溫度測量；其中，Sagnac環(huán)中保偏光纖的長度與曲率通過預(yù)設(shè)的Sagnac環(huán)傳輸強(qiáng)度與長度、曲率以及Sagnac環(huán)溫度測量結(jié)果之間的依賴關(guān)系確定。該溫度傳感系統(tǒng)解決了現(xiàn)有溫度傳感器因受到經(jīng)典噪聲的限制，而影響傳感器信噪比和靈敏度的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王海龍,陳澤華,王東旭,毛騰慧,彭程
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國計量大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8