一种少模光纤链路故障检测灵敏度优化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优化方法，包括根据少模光纤背向瑞利散射理论，建立背向瑞利散射模型，并构建全光纤匹配优化光路，实现高阶空间模式背向瑞利散射幅值分布的同步测量，以得到高阶空间模式背向瑞利散射幅值分布曲线；根据熔接故障点空间模式耦合理论，并结合高阶空间模式背向瑞利散射幅值分布曲线，估计出各级联熔接故障点处的动态空间模式串扰矩阵；采用估计的动态空间模式串扰矩阵，重构高阶空间模式背向散射功率分布，并测量得到无串扰高阶空间模式幅值衰减分布曲线，以实现故障检测灵敏度优化。实施本发明专利技术，能消除少模光纤级联式动态空间模式串扰对熔接故障损耗大小的影响，实现优化少模光纤链路故障检测灵敏度。故障检测灵敏度。故障检测灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种少模光纤链路故障检测灵敏度优化方法及装置


[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优化方法及装置。

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。
[0003]目前，新一代基于少模光纤(Few
‑
mode fiber,FMF)的模分复用(ModeDivision 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，可以成倍提升系统传输容量，突破传统单模光纤系统容量极限。近年来人们对模式分集复用的研究方兴未艾，也取得了很多振奋人心的研究成果，使得光纤通信在“超大容量、超长距离、超高速率”领域迈上了新的台阶，成为实现低时延大带宽5G网络、接入网、数据中心等 Tbit/s甚至Pbit/s传输容量最具竞争力的扩容方案。面对少模光纤研发、网络建设及应用的快速发展，迫切需求与之配套的故障监测技术协调发展，确保长距离大容量少模光纤链路的可靠、高效运行。因此，研本文档来自技高网...

【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优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、根据少模光纤背向瑞利散射理论，建立级联式动态空间模式串扰条件下高阶空间模式背向瑞利散射模型，并根据所建立的背向瑞利散射模型，构建高效率低损耗的高阶空间模式激发与分离的全光纤匹配优化光路，且进一步实现高阶空间模式背向瑞利散射幅值分布的同步测量，以得到高阶空间模式背向瑞利散射幅值分布曲线；S2、根据熔接故障点空间模式耦合理论，并结合测量得到的高阶空间模式背向瑞利散射幅值分布曲线，估计出各级联熔接故障点处的动态空间模式串扰矩阵；S3、采用估计的动态空间模式串扰矩阵，重构高阶空间模式背向散射功率分布，并进一步测量得到无串扰高阶空间模式幅值衰减分布曲线，以实现高阶空间模式故障检测灵敏度的优化。2.如权利要求1所述的少模光纤链路故障检测灵敏度优化方法，其特征在于，所述步骤S1包括：确定少模光纤可支持的模式及其存在的多个故障点；根据少模光纤背向瑞利散射理论，确定少模光纤各空间模式的背向瑞利散射功率，并基于少模光纤链路由纵向扰动引起的空间模式串扰相对于熔接点模式引入的串扰可忽略不计的原则，将所述背向瑞利散射功率转换为级联式动态空间模式串扰条件下高阶空间模式背向瑞利散射模型；根据所建立的背向瑞利散射模型，构建高效率低损耗的高阶空间模式激发与分离的全光纤匹配优化光路；其中，所述全光纤匹配优化光路由光纤环形器与光子灯笼构成，且少模光纤环形器与光子灯笼少模尾纤几何参数相一致；基于所述全光纤匹配优化光路进行测量，实现高阶空间模式背向瑞利散射幅值分布的同步测量，得到高阶空间模式背向瑞利散射幅值分布曲线。3.如权利要求2所述的少模光纤链路故障检测灵敏度优化方法，其特征在于，所述少模光纤可支持的模式为LP
01
，LP
11a
，LP
11b
，LP
21a
，LP
21b
,
…
，LP
i
，下角标i(i＝1,2,3,
ꢀ…
)为少模光纤的模式标号；所述故障点有m个，分别处于z0，z1，
…
，z
m
距离处；所述少模光纤各空间模式的背向瑞利散射功率表示为：P
bs
＝[P
01 P
11a P
11b P
21a P
21b P
02
L]
T
；所述背向瑞利散射模型表示为其中，P
bs
＝[P
bs01 P
bs11a P
bs11b P
bs21a P
sb21b P
sb02
L]
T
；P
bsi
(i＝1,2,3,L)分别代表空间模式LP
01
，LP
11a
，LP
11b
，LP
21a
，LP
21b
和LP
02
更高阶模式的背向散射功率；B为总的背向捕获系数；κ
s1
，κ
s2
，
…
κ
sm
分别依次代表从光纤传输端到结束端各熔接点处的动态空间模式串扰矩阵。4.如权利要求3所述的少模光纤链路故障检测灵敏度优化方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S21、通过获取的背向散射功率幅值分布，可以得到LP
01
模式位于熔接点的z0处受串扰影响下的损耗值，LP
01
模式耦合系数与模式损耗α(d)之间关系可以近似表示为α(d)＝
‑
10lgη
01
‑
01
，其中，η
01
‑
01
＝exp(
‑
d2/ω2)，由于待测的少模光纤已知模场直径参数为已知量，可得到位于故障点z0处的熔接偏移量大小d，即可得到光纤熔接截面的径向偏移量r；步骤S22、根据模式耦合系数计算公式可得各模式之间模式耦合系数；其中，E
m
，E
n
分别表示入射模与激发模的电场分布，电场分布通式为其中，L为拉盖尔多项式；步骤S23、考虑一个可支持i阶高阶模式的(LP01，LP11a，LP11b，LP21a，LP21b，LP02，
…
)的少模光纤作为被测光纤，则该被测光纤中的熔接故障点z0的动态串扰矩阵可表示为：步骤S24、重复步骤S21至步骤S23，可以...

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