[发明专利]光纤中双折射分布的三点测量法

摘要

本发明公开了一种光纤中双折射分布的三点测量法，由光源产生一个短脉冲光信号，并注入到被测光纤产生背向散射光，返回来的背向散射光利用高速偏振态检测装置将光信号转化为电信号，并将数据采集到计算机中；再使用本发明所提出的三点测量法公式进行计算，实现光纤参数分布的高速实时测量。本发明具有不依赖输入偏振态、测量准确、重复性好、速度快以及操作方便等优点，可广泛用于光纤参数的分布式测量，以及分布式光纤传感器等领域。

主权项

1.一种光纤中双折射分布的三点测量法，其特征在于，所述方法基于如下测量装置，所述测量装置包括短脉冲激光光源、第一掺铒光纤放大器、光纤环行器、第二掺铒光纤放大器、高速偏振态检测装置、计算机和被测光纤；所述光纤环行器包括第一端口、第二端口和第三端口；所述短脉冲激光光源输出短脉冲光信号，进入第一掺铒光纤放大器进行放大后，经过所述光纤环行器的所述第一端口和第二端口注入到被测光纤；被测光纤的背向瑞利散射光信号返回到所述光纤环行器，经由所述光纤环行器的第二端口和第三端口到达第二掺铒光纤放大器进行放大，然后进入所述高速偏振态检测装置，经光电变换转换为电信号，该电信号表征了从光纤始端到被测点的3个不同位置z，z+Δz，和z+2Δz的3个偏振态的斯托克斯矢量，分别记为和该电信号被所述计算机采集，并使用三点测量法进行数据处理，所述三点测量方法包括如下步骤：步骤1，通过公式n＝[δ_x，-δ_y，δ_z]^T计算出光纤的本地双折射矢量的方向n；其中δx=η2-η1ζ2-ζ1η3-η1ζ3-ζ1,]]>δy=ξ2-ξ1ζ2-ζ1ξ3-ξ1ζ3-ζ1,]]>δz=ξ2-ξ1η2-η1ξ3-ξ1η3-η1;]]>式中(ξ_i，η_i，ζ_i)i＝1，2，3分别是三个偏振态和在邦加球上的坐标；步骤2，通过公式|β→|=2Δzarcsin[12(ξ2-ξ1)2+(η2-η1)2+(ζ2-ζ1)21-(ξ02+η02+ζ02)]]]>计算出本地双折射矢量的大小其中ξ0=δxξ1-δyη1+δzζ1(δx2+δy2+δz2)δx,]]>η0=-δxξ1-δyη1+δzζ1(δx2+δy2+δz2)δy,]]>ζ0=δxξ1-δyη1+δzζ1(δx2+δy2+δz2)δz;]]>步骤3，在计算出本地双折射矢量的大小和方向n基础上，计算包括拍长和高阶双折射的分布参数。