一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法，包括确定模式串扰参数，构建模式串扰参数影响下的各空间模式之间在熔接故障点处的耦合系数矩阵；根据耦合系数矩阵，并结合少模光纤背向瑞利散射理论，得到各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型；基于损耗幅值模型，构建关系模型，并结合损耗幅值理论模型，得到各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，且进一步分析模式串扰对各空间模式故障损耗以及故障检测灵敏度特性的影响机制。实施本发明专利技术，基于模式串扰对少模光纤故障检测灵敏度影响机理，有效分析少模光纤各空间模式熔接故障检测灵敏度与模式串扰之间的关系，从而快速实现对少模光纤链路故障的精确定位。故障的精确定位。故障的精确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法及装置


[0001]本专利技术涉及光纤故障检测
，尤其涉及一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法及装置。

技术介绍

[0002]在全球数据流量呈爆发式增长的背景下，发展新型传输技术是学术界和工业界竞相研究和角逐的热点。其中，基于少模光纤(Few Mode Fiber,FMF)的模分复用(Mode Division Multiplexing,MDM)通信技术备受青睐。该技术利用少模光纤中有限的正交模式作为独立信道进行信息传输，可以成倍提高系统传输容量，能突破传统单模光纤的容量极限，是解决未来通信网“带宽危机”最具竞争力的扩容方案。随着少模光纤研发、应用的迅速发展和未来少模光纤网络的逐步建设，为避免大容量业务中断而带来的经济损失和服务质量下降，确保少模光纤链路的可靠性，少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方案变的极其重要。
[0003]目前，光纤故障检测主要有以下几个技术方案，具体包括：光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)、光频域反射仪(Optical Frequency Domain Reflectometer,OFDR)、混沌OTDR技术、传输反射分析技术(Transmission Reflection Analysis,TRA)及高阶空间模式故障检测方法(High
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order Mode Fault Detection，HMFD)等。
[0004]在OTDR、OFDR、混沌OTDR及TRA方法中，均是通过测量基模LP
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特性进行故障检测，较好的实现了单模光纤链路高动态范围、高空空间分辨率的故障表征，但是都无法实现高阶空间模式故障特性的测量，使得针对支持多个空间模式且每个空间模式传输损耗特性存在较大差异的少模光纤而言，仅通过测量基模LP
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特性进行少模光纤链路故障检测灵敏度的分析显然是不准确且不全面的。在HMFD方法中，是通过利用高阶空间模式的高灵敏度检测特性，可较好的实现了少模光纤链路故障的精确定位，但是该方法在实际故障检测时，由于少模光纤链路熔接点处动态空间模式串扰的存在，使得高阶空间模式熔接故障损耗大小受到较大扰动，进而无法获取高阶空间模式背向散射高纯净度幅值分布，降低了基于高阶空间模式的少模光纤链路故障检测灵敏度的分析灵敏度。
[0005]因此，为实现少模光纤链路故障的精确检测及定位，有必要提出一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法，基于模式串扰对少模光纤故障检测灵敏度影响机理，有效分析少模光纤各空间模式熔接故障检测灵敏度与模式串扰之间的关系，从而快速实现对少模光纤链路故障的精确定位。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法及装置，基于模式串扰对少模光纤故障检测灵敏度影响机理，有效分析少模光纤各空间模式熔接故障检测灵敏度与模式串扰之间的关系，从而快速实现对少模光纤链路
故障的精确定位。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]S1、确定少模光纤链路中存在的模式串扰参数，并根据多个预设空间模式的电场强度分布，构建模式串扰参数影响下的各空间模式之间在熔接故障点处的耦合系数矩阵；
[0009]S2、根据所构建的耦合系数矩阵，并结合少模光纤背向瑞利散射理论，得到各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型；
[0010]S3、基于所得到的各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型，构建模式串扰参数与各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值之间的关系模型，并结合基于单端测量方式所构建的各空间模式不含串扰的损耗幅值理论模型，得到各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，且进一步根据所述各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，用以分析模式串扰对各空间模式故障损耗以及故障检测灵敏度特性的影响机制。
[0011]其中，所述步骤S1包括：
[0012]确定少模光纤链路中存在的模式串扰参数；
[0013]根据拉盖尔
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高斯模型，获取少模光纤各空间模式的电场强度分布，并利用各空间模式的电场强度分布进行重叠积分计算，得到不同熔接偏移量和旋转角度条件下，各空间模式之间在熔接故障点处的耦合系数矩阵。
[0014]其中，所述步骤S2包括：
[0015]利用微分思想，得到少模光纤熔接故障点前背向散射功率，并通过结合各空间模式之间在熔接故障点处的耦合系数矩阵，得到少模光纤熔接故障点后背向散射功率；
[0016]根据所得到的少模光纤熔接故障前背向散射功率和所得到的少模光纤熔接故障后背向散射功率，得到各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型。
[0017]其中，所述步骤S3包括：
[0018]基于所得到的各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型，构建模式串扰参数与各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值之间的关系模型；
[0019]基于单端测量方式，构建各空间模式不含串扰的损耗幅值理论模型；
[0020]根据所述模式串扰参数与各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值之间的关系模型和所述各空间模式不含串扰的损耗幅值理论模型，得到各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型；
[0021]根据所述各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，通过改变模式串扰参数的大小，分析模式串扰对各空间模式故障损耗以及故障检测灵敏度特性的影响机制。
[0022]其中，所述模式串扰参数包括轴向偏移和旋转角度。
[0023]本专利技术实施例还提供了一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析装置，包括：
[0024]耦合系数矩阵构建单元，用于确定少模光纤链路中存在的模式串扰参数，并根据多个预设空间模式的电场强度分布，构建模式串扰参数影响下的各空间模式之间在熔接故障点处的耦合系数矩阵；
[0025]损耗幅值模型构建单元，用于根据所构建的耦合系数矩阵，并结合少模光纤背向
瑞利散射理论，得到各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型；
[0026]故障检测灵敏度构建及分析单元，用于基于所得到的各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型，构建模式串扰参数与各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值之间的关系模型，并结合基于单端测量方式所构建的各空间模式不含串扰的损耗幅值理论模型，得到各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，且进一步根据所述各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，用以分析模式串扰对各空间模式故障损耗以及故障检测灵敏度特性的影响机制。
[0027]其中，所述耦合系数矩阵构建单元包括：
[0028]模式串扰参数确定模块，用于确定少模光纤链路中存在的模式串扰参数；
[0029]耦合系数矩阵构建模块，用于根据拉盖尔...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、确定少模光纤链路中存在的模式串扰参数，并根据多个预设空间模式的电场强度分布，构建模式串扰参数影响下的各空间模式之间在熔接故障点处的耦合系数矩阵；S2、根据所构建的耦合系数矩阵，并结合少模光纤背向瑞利散射理论，得到各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型；S3、基于所得到的各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型，构建模式串扰参数与各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值之间的关系模型，并结合基于单端测量方式所构建的各空间模式不含串扰的损耗幅值理论模型，得到各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，且进一步根据所述各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，用以分析模式串扰对各空间模式故障损耗以及故障检测灵敏度特性的影响机制。2.如权利要求1所述的少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法，其特征在于，所述步骤S1包括：确定少模光纤链路中存在的模式串扰参数；根据拉盖尔
‑
高斯模型，获取少模光纤各空间模式的电场强度分布，并利用各空间模式的电场强度分布进行重叠积分计算，得到不同熔接偏移量和旋转角度条件下，各空间模式之间在熔接故障点处的耦合系数矩阵。3.如权利要求1所述的少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法，其特征在于，所述步骤S2包括：利用微分思想，得到少模光纤熔接故障点前背向散射功率，并通过结合各空间模式之间在熔接故障点处的耦合系数矩阵，得到少模光纤熔接故障点后背向散射功率；根据所得到的少模光纤熔接故障前背向散射功率和所得到的少模光纤熔接故障后背向散射功率，得到各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型。4.如权利要求1所述的少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法，其特征在于，所述步骤S3包括：基于所得到的各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值模型，构建模式串扰参数与各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值之间的关系模型；基于单端测量方式，构建各空间模式不含串扰的损耗幅值理论模型；根据所述模式串扰参数与各空间模式在熔接故障点处的损耗幅值之间的关系模型和所述各空间模式不含串扰的损耗幅值理论模型，得到各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型；根据所述各空间模式故障检测灵敏度与空间模式串扰值之间的关系模型，通过改变模式串扰参数的大小，分析模式串扰对各空间模式故障损耗以及故障检测灵敏度特性的影响机制。5.如权利要求1所述的少模光纤链路故障检测灵敏度的分析方法，其特征在于，所述模式串扰参数包括轴向偏移和旋转角度。6.一种少模光纤链路故障检测灵敏度的分析装置，其特征在于，包括：耦合系数矩阵构建单元，用于确定少模光纤链路中存在的模式串扰参数，并根据多个
预设空间模式的电场强...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，何振兴，吴平，张文萍，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：