[发明专利]一种消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法及装置

权利要求书

1.一种基于多波长激光器和保偏光纤的消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法，其特征在于，使用多波长激光器输出的不同波长的光波作为探测光，并利用保偏光纤将不同波长的光波转换为不同的偏振态同时进行传感，在接收端使用波分复用器将不同波长的光波耦合到不同的通道后分别进行偏振态变化的检测，利用多通道信号的叠加结果实现探测。

2.根据权利要求1所述的一种基于多波长激光器和保偏光纤的消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法，其特征在于，多波长激光器输出的多个波长的光波具有相同的偏振态，均为线偏振。

3.根据权利要求1所述的一种基于多波长激光器和保偏光纤的消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法，其特征在于，保偏光纤的快轴与多波长激光器输出端的快轴的夹角为45度。

4.根据权利要求1所述的一种基于多波长激光器和保偏光纤的消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法，其特征在于，保偏光纤的长度由各个光波的波长及波长间隔共同决定，保偏光纤的长度L为：

其中，N为同时传输的波长数，B为归一化双折射，λ_i为第i个波长，k_i为正整数。

5.根据权利要求1所述的一种基于多波长激光器和保偏光纤的消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将多波长激光器输出的N个波长由大到小分别为λ₁、λ₂、λ₃……λ_N的光波作为探测光入射至保偏光纤，保偏光纤用于将不同波长的光波转换为不同的偏振态；

步骤二、将保偏光纤输出的不同偏振态的N个光波调制成光脉冲并放大后经环形器的第一端口、环形器的第二端口注入至光纤；

步骤三、以相同的时间间隔T向光纤中注入M组包含N个波长的放大后的光脉冲，时间间隔T大于光脉冲往返光纤所需时间，光脉冲在光纤中产生POTDR散射信号由环形器的第二端口、环形器的第三端口输入至波分复用器进行分离，得到N×M组后向散射的POTDR散射信号；将每个波长对应的M组后向散射的POTDR散射信号按时间顺序每连续n组做累加平均，得到组平均后的POTDR散射信号，为向下取整，采样频率则可测的最大信号频率其中，M为每个波长对应的后向散射的POTDR散射信号的组数，n为对POTDR散射信号做累加平均的次数，n为小于等于M的整数；

步骤四、将步骤三得到组平均后的POTDR散射信号按时间顺序排列并按位置信息对齐后，可得到光纤中每个位置随时间变化的POTDR散射信号，将每个位置随时间变化的POTDR散射信号进行快速傅里叶变换处理，并求得功率谱，进而得到光纤上每个位置的POTDR散射信号的频谱；

步骤五、将步骤四得到的N个波长POTDR散射信号沿光纤的频谱分布按位置进行平均，得到消除了信号衰落点的POTDR散射信号频谱的分布。

6.根据权利要求1所述的一种基于多波长激光器和保偏光纤的消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法，其特征在于，使用3个不同波长的光波进行传感。

7.根据权利要求6所述的一种基于多波长激光器和保偏光纤的消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法，其特征在于，所述进行偏振态变化的检测是通过在0°、45°线检偏器和45线检偏器前插入1/4波片组成的检偏器进行检测。

8.根据权利要求5所述的一种基于多波长激光器和保偏光纤的消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法的装置，其特征在于，包括多波长激光器、保偏光纤、声光调制器、光放大器、环形器、光纤、波分复用器、N个检偏器、N个光电探测器和处理器；检偏器和光电探测器分别一一对应连接；其中，

多波长激光器，用于输出N个波长由大到小分别为λ₁、λ₂、λ₃……λ_N的光波作为探测光入射至保偏光纤；

保偏光纤，用于将不同波长的光波转换为不同的偏振态，输出不同偏振态的N个光波至声光调制器；

声光调制器，用于将不同偏振态的N个光波调制成光脉冲输入至光放大器；

光放大器，用于放大光脉冲；放大后的光脉冲经环形器的第一端口、环形器的第二端口注入至光纤；放大后的光脉冲在光纤中产生POTDR散射信号由环形器的第二端口、环形器的第三端口输入至波分复用器；

波分复用器，用于将不同波长的POTDR散射信号分离至不同的检偏器；

检偏器，用于检测散射的POTDR散射信号的偏振态变化；

光电探测器，用于将经过检偏器后得到的光信号转换为电信号后输入至处理器；

处理器，用于对电信号进行处理，得到POTDR散射信号频谱的分布。