[發明專利]一種基于少模光纖瑞利后向散射的光纖熔接偏移量檢測方法

有效

• 申請號: 202210264595.6
• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114665956B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 劉潔;唐鋼;郭鈺瀅;黃聰
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04B10/071
• 分類號: H04B10/071;H04B10/075;H04B10/079;G06N3/084;G06N3/048;G06N3/0464
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 王曉玲

本發明屬于光纖傳感技術領域，更具體地，涉及一種基于少模光纖瑞利后向散射的光纖熔接偏移量檢測方法。通過光時域反射儀對少模光纖中多個傳輸模式進行瑞利后向散射曲線的測定，將得到的瑞利后向散射曲線用于訓練一維卷積神經網絡算法，從而通過一維卷積神經網絡對少模光纖熔接偏移以及偏移量進行測定，充分利用了少模光纖中傳輸的各個模式，解決現有基于瑞利后向散射曲線的光纖熔接偏移檢測技術無法確定少模光纖熔接偏移量的問題，并避免了對單個模式的瑞利后向散射強度曲線測定時發生信號衰減造成熔接檢測偏差。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，更具體地，涉及一種基于少模光纖瑞利后向散射的光纖熔接偏移量檢測方法。

背景技術

隨著信息時代的發展，人類面臨著海量的通信需求。而在現代通信領域中，光纖通信發揮著無比重要的作用。目前，基于單模光纖的光纖通信技術面臨著嚴重的容量危機，人們嘗試通過模式復用技術打破單模光纖的香農極限。經過多年的發展，基于少模光纖的光通信系統成為了一種非常具有吸引力的擴容方案，通過使用光纖中不同的正交模式傳輸信號，能夠成倍的增加光纖通信系統的通信容量。未來，隨著人類通信需求的增加，部署大量基于少模光纖的光網絡是必然趨勢。而在部署光網絡時，光纖熔接出現偏移將會造成嚴重的信號失真和能量損失，特別是在應用少模光纖時，熔接偏移將造成不同正交模式的耦合，導致信道之間的相互串擾，將嚴重影響到通信的安全和質量。所以，如何對光纖通信系統中光纖熔接的偏移進行檢測，一直是光纖通信領域和光纖傳感領域想要解決的重要問題。

目前，針對光纖熔接偏移的檢測方法大多是基于光時域反射技術，其中最為常見的光纖熔接質量檢測方法是通過光時域反射儀(Optical?Time?Domain?Reflectometer,OTDR)繪制光纖基模的后向瑞利散射曲線，通過觀察曲線中的損耗來對熔接偏移及偏移量進行檢測，這種方法對于單模光纖來說非常有效，因為單模光纖中僅傳輸基模，通過比較基模在熔接點前后的后向瑞利散射的強度便可以很容易的算出光纖熔接的偏移量。但對于具有多個傳輸模式的少模光纖來說，光纖的熔接不僅會造成模式能量的損耗，也會造成不同傳輸模式的相互耦合，能量在不同模式之間轉化，使得熔接前后能量非常復雜。此時，如果只根據基模熔接前后瑞利后向散射的強度的變化，無法計算出熔接偏移量的大小。同時，根據實驗證明，少模光纖中基模對于光纖熔接偏移的靈敏度低，雖然少模光纖中高階模式對熔接偏移量更加敏感，但根據高階模式瑞利后向散射強度曲線的測定仍然難以確定光纖熔接的偏移量。

綜上，基于單模光纖基模的瑞利后向散射檢測熔接偏移量的技術難以應用于少模光纖，且基模檢測敏感度低，難以檢測到較為微小的熔接偏移。而基于少模光纖單個高階模式后向瑞利散射技術僅能對熔接質量的好壞進行檢測，而不能得出熔接偏移量的具體數值，而且對于單個模式瑞利后向散射強度曲線的測定時還容易受到單個模式自身相互干涉引起的信號衰減。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中的缺陷，提供一種基于少模光纖瑞利后向散射的光纖熔接偏移量檢測方法，能夠更加準確的檢測少模光纖的偏移量，也提高了檢測的靈敏度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于少模光纖瑞利后向散射的光纖熔接偏移量檢測方法，包括以下步驟：

S1.系統的搭建：搭建針對少模光纖錯位熔接的表征系統，包括光時域反射儀、環形器、摻鉺光纖放大器、準直鏡、偏振片、空間光調制器、四分之一玻片、分束器、兩根待熔接的光纖、以及特種光纖熔接機；

S2.數據采集：光時域反射儀發射出來的脈沖光通過環形器并被摻鉺光纖放大器放大后，經由準直透鏡準直；經過偏振片變成偏振光后，光被反射到空間光調制器上進行模式調制，調制后的光先通過四分之一玻片變成圓偏振光，然后被耦合進提前按設定偏移值熔接好的少模光纖中；光纖中的瑞利后向散射反向傳播，經過分束器后，在空間調制器上完成模式解調；解調后的光耦合進入單模光纖，通過環形器回到光時域反射儀，實現瑞利后向散射信號的探測和收集；