[发明专利]基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器

权利要求书

1.基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其特征在于：包括顺次连接的分布式光纤水听器(201)和超强抗弯多芯光纤柔性光缆(101)；

所述超强抗弯多芯光纤柔性光缆(101)包括中心支撑层(802)、p根多芯光纤(804)和外护层(801)，每根多芯光纤(804)包括q根纤芯，p根多芯光纤(804)同向等距螺旋缠绕在中心支撑层(802)上；

所述分布式光纤水听器(201)包括脉冲调制模块(302)、多路复用模块(303)和多路解复用模块(306)，p根多芯光纤(804)中信号进行空分复用的同时对每一路时分信道采取频分复用，调制和解调公式如下：

脉冲调制模块(302)依次循环调制出p×q组载波频率为f₁，f₂，...，f_h的短脉冲，相邻脉冲的间隔时间τ为：

其中，h为频分复用所用的中频个数，n为多芯光纤中纤芯的折射率，L为待测光纤的长度，c为真空光速；

信号经包括p×q路输出端口的多路复用模块(303)后，每个通道输出脉冲串的重频为c/2Ln，相邻通道的脉冲串的时间延迟量为2Ln/(pq-1)c；

多路解复用模块(306)中的每一路引入本振光进行下变频，提取载波频率为f₁，f₂，…，f_h的短脉冲对应的瑞利散射光相位变化量；设第1路输出的中频为f₁的脉冲所提取出的信号对应的采样时刻为0，则第k路输出的中频为fi的脉冲所提取出的信号对应的采样时刻为：

2.根据权利要求1所述的基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其特征在于：所述p、q为大于或者等于2的正整数，所述螺旋缠绕间距大于套设紧包套管(803)的多芯光纤(804)的直径且小于中心支撑层(802)的周长的2倍。

3.根据权利要求1所述的基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其特征在于：所述中心支撑层(802)采用杨氏模量远小于多芯光纤(804)的圆柱形软性材料，所述外护层(801)采用杨氏模量大的柔性材料，所述外护层(801)的杨氏模量大于中心支撑层(802)的杨氏模量。

4.根据权利要求2所述的基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其特征在于：所述外护层(801)直径大于中心支撑层(802)直径的两倍，所述中心支撑层(802)直径大于多芯光纤的直径且小于0.1m，所述紧包套管(803)直径远远小于中心支撑层(802)的直径，且不超过2mm。

5.根据权利要求1所述的基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其特征在于：所述分布式光纤水听器(201)还包括激光器(301)、环形器单元(304)和光缆连接模块(305)；所述激光器(301)、脉冲调制模块(302)、多路复用模块(303)、环形器单元(304)和光缆连接模块(305)顺次连接；所述环形器单元(304)的3端口还依次连接多路解复用模块(306)、光电探测模块(307)；所述光电探测模块(307)的输出端与采样模块(308)和信号分析模块(309)用电信号传输线依次连接。

6.根据权利要求5所述的基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其特征在于：所述激光器(301)采用高相干单频激光器；所述脉冲调制模块(302)包括依次连接的光调制器(401)和光放大器(402)。

7.根据权利要求5所述的基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其特征在于：所述多路复用模块(303)包括光耦合器(501)和光开关(502)，光耦合器(501)把光放大器(402)输出的脉冲光均等地分为p×q路，然后输入拥有大于p×q路输入输出端口的光开关(502)进行空分复用；所述环形器单元(304)包括p×q个相互独立的光纤环形器，从光开关(502)输出的p×q路信号被环形器单元(304)的端口1运送至端口2，然后输入至光缆连接模块(305)。

8.根据权利要求5所述的基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其特征在于：所述光缆连接模块(305)包括扇入扇出(701)和低损连接头(702)，所述扇入扇出(701)把p×q路单模光纤输入的脉冲光低损耦合至p根多芯光纤(804)内，然后通过低损连接头(702)与超强抗弯多芯光纤柔性光缆(101)中的多芯光纤(804)进行低损耦合。