[發明專利]一種基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110400956.0
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113138065B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 劉峰;張文萍;吳平;何振興
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

1.一種基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的裝置，其特征在于，用于將光發射復用設備和光接收復用設備連接在一起的被測少模光纖鏈路上；其中，所述光發射復用設備包括依次連接的多路連續光波產生模塊、環形光路模塊和空間模式轉換復用與分離模塊；所述光接收復用設備包括依次連接的空間模式分離模塊和光隔離模塊；

所述裝置包括透射傳輸功率測量模塊、反射/散射功率測量模塊及故障數據處理分析模塊；其中，

所述透射傳輸功率測量模塊的輸入端與所述光隔離模塊相連，輸出端與所述故障數據處理分析模塊相連，用于測量經所述光隔離模塊中兩個光隔離器輸出的透射功率，包括被測少模光纖鏈路發生故障前及故障后各空間模式的透射功率；

所述反射/散射功率測量模塊的輸入端與所述環形光路模塊中兩個單模光纖環形器均相連，輸出端與所述故障數據處理分析模塊相連，用于測量所述環形光路模塊中兩個單模光纖環形器輸出的反射/散射功率，包括被測少模光纖鏈路發生故障前及故障后各空間模式的總背向散射/反射功率；

所述故障數據處理分析模塊，用于根據被測少模光纖鏈路發生故障前各空間模式的透射功率和總背向散射/反射功率，以及被測少模光纖鏈路發生故障后各空間模式的透射功率和總背向散射/反射功率，計算出待測少模光纖鏈路發生故障的位置。

2.如權利要求1所述的基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的裝置，其特征在于，所述多路連續光波產生模塊包括依序連接的單頻激光光源和光分束器；其中，

所述單頻激光光源，用于發出中心波長為1550nm的連續光波，且功率大小可調；

所述光分束器與所述環形光路模塊中兩個單模光纖環形器均相連，用于將所述單頻激光光源輸出的連續光波分成兩路輸出給所述兩個單模光纖環形器。

3.如權利要求1所述的基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的裝置，其特征在于，所述被測少模光纖鏈路發生故障前的透射功率P_T0i表示為其中，

P_0i為所述多路連續光波產生模塊產生的兩路連續輸入功率，i＝1或2；IL_cir(12i)為所述環形光路模塊中兩個單模光纖環形器至所述空間模式轉換復用與分離模塊之間的插入損耗；IL_iso(i)為所述光隔離器模塊中兩個光隔離器的插入損耗；IL_MUX(i)為所述空間模式轉換復用與分離模塊的插入損耗；IL_DEMUX(i)為所述空間模式分離模塊的插入損耗；T_i(L)為被測少模光纖鏈路模式傳輸系數，表示為：α_i為模式損耗系數。

4.如權利要求3所述的基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的裝置，其特征在于，所述被測少模光纖鏈路發生故障后的透射功率P_Ti表示為

5.如權利要求4所述的基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的裝置，其特征在于，所述被測少模光纖鏈路發生故障前各空間模式的總背向散射/反射功率P_B0i表示為

其中，IL_cir(23i)為所述環形光路模塊中兩個單模光纖環形器至所述反射/散射功率測量模塊之間的插入損耗；RAY_i(L)為背向瑞利散射功率系數，表示為α_si為背向瑞利散射系數，B_i,i為光纖背向散射捕獲系數。

6.如權利要求5所述的基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的裝置，其特征在于，所述被測少模光纖鏈路發生故障后的總背向散射/反射功率P_Bi表示為

其中，歸一化功率反射系數R_i表示為

7.一種基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的方法，其特征在于，其在如權利要求6所述的基于多模式傳輸反射分析少模光纖故障的裝置上實現，所述方法包括以下步驟：

接收被測少模光纖鏈路發生故障前及故障后各空間模式的透射功率；

接收被測少模光纖鏈路發生故障前及故障后各空間模式的總背向散射/反射功率；

根據被測少模光纖鏈路發生故障前各空間模式的透射功率和總背向散射/反射功率，以及被測少模光纖鏈路發生故障后各空間模式的透射功率和總背向散射/反射功率，計算出待測少模光纖鏈路發生故障的位置。