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专利号: 2019103589858
申请人: 吉林大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于高阶模式背向瑞利散射的少模光纤故障检测方法,其特征在于,具体步骤如下:

第一步:基于背向瑞利散射理论模型,搭建针对少模光纤链路的故障检测系统,所述系统包括光脉冲产生模块(11)、光路传输模块(12)、待测光纤模块(13),光电探测模块(14)及数据处理模块(15);该系统的工作过程如下:由光脉冲产生模块(11)产生光脉冲信号,然后经过光路传输模块(12)进行空间模式的转换,并注入到待测光纤模块(13)中;激发模式的部分光将耦合到非激发模,则激发模和非激发模在待测光纤模块(13)中产生的背向瑞利散射光将返回到光路传输模块(12),进行空间模式的分离及光路传输;分离后的各个模式的背向瑞利散射光信号经光电探测模块(14)转换为电信号,最后进入数据处理模块(15)进行数据处理;

第二步:由数据处理模块(15)中的示波器对在少模光纤中每个位置返回的背向瑞利散射光信号的传输距离与背向瑞利散射光功率幅值数据进行采集,最终获得以传输距离z(km)和背向瑞利散射光功率P(dB)作为横纵坐标建立各个空间模式的背向瑞利散射曲线,并根据该曲线的故障幅值衰减来表征故障事件发生,从而完成对故障事件位置进行定位;

第三步:设背向瑞利散射曲线在传输距离z0处产生故障幅值突变点,在传输距离z0+Δz处曲线恢复了原来的衰减趋势,则通过公式PLbsi=Pbsi(z0)‑Pbsi(z0+Δz)对不同熔接偏移量条件下的故障损耗值进行计算,其中Δz表示为故障损伤区间,Pbsi(z)表示在传输距离为z处的i模式的相对背向散射功率,PLbsi表示i模式在故障位置处的功率损耗值;

第四步:通过公式 求解不同熔接偏移量条件下的各个空间模式的故障检测灵敏度;其中,MDSi表示为i模式的故障检测灵敏度;

第五步:比较在相同熔接偏移量条件下的各空间模式的故障检测灵敏度(MDS01、MDS11、MDS21…)的大小,并进行综合分析选择检测灵敏度高的空间模式背向散射曲线作为评判少摸光纤链路的故障事件的检测标准;

第六步:选用步骤五的高检测灵敏度的空间模式即高阶模式的背向散射曲线对少模光纤链路多故障事件进行检测,对曲线的幅值突变点进行定位,即光纤熔接故障处,最终可实现对少模光纤链路故障事件准确监测。

2.如权利要求1所述的一种基于高阶模式背向瑞利散射的少模光纤故障检测方法,其特征在于,所述的光脉冲产生模块(11)采用的是波长为1550nm的脉冲光源模块,此模块可产生峰值功率范围为10‑40mv,脉冲宽度范围为10‑1200ns,重复频率范围为1Hz‑100kHz的光脉冲信号。

3.如权利要求1所述的一种基于高阶模式背向瑞利散射的少模光纤故障检测方法,其特征在于,所述光路传输模块(12)由模式转换器(121)、模式解复用器(123)和少模光纤环形器(122)组成,用于空间模式的转换及进行光路传输;其工作过程为:由光脉冲产生模块(11)产生的光脉冲信号进入模式转换器(121)进行空间模式转换得到激发模式,该激发模式由少模光纤环形器(122)的端口A进入并经端口B输出进入待测光纤模块(13),在待测光纤模块(13)中产生背向瑞利散射光,该背向瑞利散射光经少模光纤环形器(122)的端口B返回并由端口C输出,然后进入模式解复用器(123)进行模式分离。

4.如权利要求1所述的一种基于高阶模式背向瑞利散射的少模光纤故障检测方法,其特征在于,所述待测光纤模块(13)是一段存在若干个故障点的待测少模光纤链路,用于进行少模光纤链路的多故障检测。

5.如权利要求1所述的一种基于高阶模式背向瑞利散射的少模光纤故障检测方法,其特征在于,所述数据处理模块(15)对光电探测模块(14)探测到的电信号进行数据的采集和处理,并通过所述步骤二获得到每个空间模式的背向瑞利散射曲线。