[发明专利]一种雷击OPGW中光传输状态变化理论模型的构建方法

说明书

本发明涉及光纤通信领域，具体涉及一种雷击OPGW中光传输状态变化理论模型的构建方法，包括：获得光纤复合架空地线OPGW的结构参数和雷电流；基于结构参数和雷电流，分别建立OPGW遭受雷击时信号光的偏振态旋转矩阵和相位变化矩阵；将输入光信号的矢量表示与偏振态旋转矩阵和相位变化矩阵相乘，得到输出光信号的矢量表示，完成雷击OPGW中光传输状态变化理论模型的构建。本发明构建的理论模型解释了遭雷击后光纤复合架空地线中光信号偏振态与相位的变化，能够更加精确地反映光纤复合架空地线中光信号的偏振特性；此外，该理论模型结构简单，易于实现，对在光纤复合架空地线中光纤通信系统的接收机中偏振态跟踪算法以及雷击监测有重要理论指导意义。

技术领域

本发明属于光纤通信领域，更具体地，涉及一种雷击OPGW中光传输状态变化理论模型的构建方法。

背景技术

随着智能电网的建设，电力输送系统与通信网络逐步融合，例如光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,OPGW)输电线路防雷的功能于一体，在架空电力输送系统中有着广泛应用。这种光缆既用于光纤通信，外层的金属导线又能实现输电线路的防雷。然而在相对潮湿的地区，雷击事故频发，当其作用在OPGW外层金属绞线上时会引发高强度、快速变化的电磁场，这会改变架空光缆中光纤介质的光学特性，从而改变传输光状态，对传输信号造成损伤，因此有必要建立雷击光纤复合架空地线中光传输状态变化的理论模型。

传统观点认为雷击对于OPGW中传输信号光的影响来源于法拉第旋光效应，但这与实际检测结果不一致。

发明内容

本发明提供一种雷击OPGW中光传输状态变化的理论模型构建方法，用以解决现有构建方法构建的雷击OPGW中光传输状态变化的理论模型不能有效解释实际检测结果的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种雷击OPGW中光传输状态变化理论模型的构建方法，包括：

获得光纤复合架空地线OPGW的结构参数和雷电流；

基于所述结构参数和所述雷电流，分别建立OPGW遭受雷击时输入信号光的偏振态旋转矩阵和相位变化矩阵；

将输入光信号的矢量表示与所述偏振态旋转矩阵和所述相位变化矩阵相乘，得到输出光信号的矢量表示，完成雷击OPGW中光传输状态变化理论模型的构建。

本发明的有益效果是：本发明首先确定光纤复合架空地线的结构参数以及雷击后光纤复合架空地线外层金属绞线中的雷电流，然后再计算信号光通过遭受雷击的光纤复合架空地线后偏振态旋转矩阵，以及计算信号光通过遭受雷击的光纤复合架空地线后的相位变化矩阵，首选建立矩阵所需的参数易得，且在理论模型中引入相位变化矩阵，当给定光纤的一输入信号光，以矢量形式表示，根据偏振态旋转矩阵和相位变化矩阵，得到输入信号光在通过遭受雷击的光纤复合架空地线后输出信号光的矢量形式，计算结果更加符合实际实验结果，完善了现有理论不能解释实验结果中偏振光相位也发生变化的缺陷，对接受机中偏振态跟踪算法有重要理论指导意义，有助于算法的优化。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，将所述输入光信号的矢量采用琼斯矢量表示，则所述偏振态旋转矩阵和所述相位变化矩阵均采用琼斯矩阵表示；或者，

将所述输入光信号的矢量采用斯托克斯矢量表示，则所述偏振态旋转矩阵和所述相位变化矩阵均采用穆勒矩阵表示。

本发明的进一步有益效果是：琼斯矩阵和穆勒矩阵之间可以相互转化，确定其中一种，另外一种便随之确定，随意根据输入信号光的不同表达形式，确定偏振态旋转矩阵和相位变化矩阵的形式，方便，简单，适应性强。

进一步，当将所述输入光信号的矢量采用琼斯矢量表示时，所述偏振态旋转矩阵的琼斯矩阵表示为：