[發明專利]基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀及檢測方法

有效

• 申請號: 201911362103.1
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN110768714B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 唐明;王雪峰;趙燦;吳昊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B10/071
• 分類號: H04B10/071;G01D5/34;G01D3/036
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 向彬

1.一種基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀，其特征在于，包括：光源、相位調制器、脈沖調制器、環形器、傳感光纖、全偏振態檢測裝置、光電探測器、信號采集卡以及處理器，其中：

所述光源的輸出端口通過保偏光纖與相位調制器的輸入端口相連，在所述保偏光纖上存在一個45度熔接點，所述光源輸出直流光信號；

所述相位調制器的輸出端口通過光纖與脈沖調制器的輸入端口相連，所述相位調制器用于使相位調制器輸出光的偏振態在邦加球上看相互垂直；

所述脈沖調制器的輸出端口通過光纖與環形器的第一端口相連；所述脈沖調制器用于將直流光信號調制為窄脈沖光信號；

所述環形器的第二端口與傳感光纖相連；所述環形器的第三端口通過光纖與全偏振態檢測裝置相連；所述傳感光纖中的背向瑞利散射信號通過環形器的第二端口輸入并從第三端口輸出；

所述全偏振態檢測裝置通過光纖與光電探測器相連，所述全偏振態檢測裝置用于實現三個相互垂直的偏振態的檢測；

所述光電探測器與信號采集卡相連，所述光電探測器用于獲得所述全偏振態檢測裝置輸出光信號的光強；

所述信號采集卡與處理器相連，所述信號采集卡用于將光電探測器檢測到的光強模擬電信號轉化為數字信號，然后傳輸給所述處理器進行處理；

所述處理器與所述相位調制器的相位調制端口相連，用于通過發出相位調整指令到相位調制器，使所述相位調制器輸出光的偏振態在邦加球上看相互垂直；所述處理器還與所述脈沖調制器相連，用于控制所述脈沖調制器的脈沖調制周期和脈寬；所述處理器還用于根據所述光電探測器所獲得的光強判斷是否發生擾動。

2.如權利要求1所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀，其特征在于，在所述脈沖調制器的輸出端口與環形器的第一端口之間還設置有一個放大器，所述脈沖調制器的輸出端口通過光纖與所述放大器的輸入端口相連，所述放大器的輸出端口通過光纖與所述環形器的第一端口相連。

3.如權利要求1或2所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀，其特征在于，通過給相位調制器周期性輸入V₁=0V，V₂=V_π/2，從而保證相位調制器輸出光的偏振態在邦加球上看相互垂直，其中V_π/2為四分之一波長電壓，可以調制慢軸光相位偏移90°。

4.如權利要求1或2所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀，其特征在于，所述光源與相位調制器之間為保偏光纖，所述傳感光纖為單模光纖。

5.如權利要求1或2所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀，其特征在于，所述全偏振態檢測裝置為全偏振態檢測器。

6.如權利要求1或2所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀，其特征在于，所述45度熔接點的實現方式為，以兩條相互串聯的保偏光纖連接，兩條相互串聯的保偏光纖連接時以偏振坐標軸對準后旋轉，使得兩條保偏光纖的慢軸偏轉45度。

7.如權利要求1或2所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀，其特征在于，所述45度熔接點通過45度保偏光纖跳線實現。

8.如權利要求1或2所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀，其特征在于，所述光源輸出保偏的直流線偏振光。

9.如權利要求1至8任一項所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀的檢測方法，其特征在于，所述偏振光時域反射儀的檢測由上升沿觸發，當外部觸發信號上升沿到達時，所述處理器指令所述相位調制器實現相互垂直偏振態的轉換，推遲一段時間等待SOP轉換完成或者同時，所述處理器指令所述脈沖調制器工作輸出窄脈沖光信號，同時信號采集卡開始采集信號將光電探測器檢測到的光強模擬電信號轉化為數字信號，然后傳輸給所述處理器進行處理；其中，所述相位調制器的相位調制周期為外部觸發信號的二倍，相位調制器的任一相位保持時長為外部觸發信號的一個周期，所述脈沖調制器的工作周期與所述外部觸發信號相同。

10.如權利要求9所述的基于雙偏振態時分復用的偏振光時域反射儀的檢測方法，其特征在于，所述處理器將采集到的各路輸出信號，通過差分操作得到各路差分POTDR曲線，然后將各路差分POTDR曲線進行相加取平均得到最終差分POTDR曲線，通過閾值判決判斷是否有擾動發生以及發生的位置，或者在原始信號上進行傅里葉變換，分析擾動的頻率信息。