使用光纤检测地震扰动制造技术

本申请的实施例涉及使用光纤检测地震扰动。在实例实施例中，一个网络节点的WDM光发送器操作以发送CW光信号以及携载原有数据的光信号。在另一网络节点处，使用低复杂度、低时延的相干光接收器来获得所述CW光信号的斯托克斯参数的时间分辨测量值。所述光接收器的信号处理链采用数字滤波来选择测量值流中与连接所述节点的所述光纤线缆的地震扰动相对应的频率分量。然后使用选定频率分量计算地震指标的值，且将所述值报告给网络控制器。基于来自三个或更多个节点的此类报告，所述网络控制器可确定所述地震的震中和震级，且在必要时可生成海啸预报。成海啸预报。成海啸预报。

【技术实现步骤摘要】
使用光纤检测地震扰动


[0001]各种实例实施例涉及地震定测法，且更具体地但非排他地，涉及使用陆地和/或海底光纤检测地震扰动。

技术介绍

[0002]此部分介绍可有助于更好地理解本公开的方面。因此，此部分的陈述应就此而论加以解读，且不应理解为关于什么是现有技术以及什么不是现有技术的承认。
[0003]海洋中稀少的地震仪器限制了地震探测能力。举例来说，大部分地震站位于陆地上，其中仅少数地震仪在海底。因此，许多水下地震仍未被检测到，例如，因为陆上地震台通常距离地震的震中过远。同样，大多数海啸探测设备都在岸上，这在为受影响的沿海社区生成足够的海啸警报方面可能不是最优的。

技术实现思路

[0004]本文公开了光通信系统的各种实施例，所述光通信系统使得任何部署的(例如，长途、陆地或海底)光纤线缆能够充当地震检测传感器。在实例实施例中，一个网络节点的波分复用(WDM)光发送器经配置以将光探测信号与原有数据携载光信号一起发送。在另一网络节点处，使用低复杂度、低时延的相干光接收器来获得光探测信号的斯托克斯参数(Stokes parameter)的时间分辨测量值。所述光接收器的信号处理链采用数字滤波来选择测量值流中与连接所述节点的所述光纤线缆的地震扰动相对应的频率分量。然后使用选定频率分量计算地震指标的值，且将所述值报告给网络控制器。基于来自三个或更多个节点的此类报告，网络控制器可确定地震的震中和震级，且在必要时生成海啸预报。
[0005]实例实施例可有利地以相对小的额外成本实施，只需对网络的一些WDM收发器进行少量修改，而无需对现有光纤线缆设备进行任何修改。
[0006]根据实例实施例，提供一种设备，所述设备提供关于地震的信息，所述设备包括：电子分析器，其经连接以接收光束对的偏振状态的测量值，所述光束对中的每个光束对中的光束经由末端连接相应网络节点对的相应光纤线缆在所述相应网络节点对之间在相反方向上行进，所述光束对中的不同光束对在相应光纤线缆中的不同光纤线缆中行进；且其中所述电子分析器具有电路系统，所述电路系统经配置以基于多个所述光束对的偏振状态的测量值来表征所述地震中的一次地震。
[0007]根据另一实例实施例，提供一种机器实施的方法，其提供关于地震的信息，所述机器实施的方法包括以下步骤：(A)接收光束对的偏振状态的测量值，所述光束对中的每个光束对中的光束经由末端连接相应网络节点对的相应光纤线缆在所述相应网络节点对之间在相反方向上行进，所述光束对中的不同光束对在相应光纤线缆中的不同光纤线缆中行进；以及(B)在电子电路系统中处理多个所述光束对的偏振状态的测量值以表征所述地震中的一次地震。
[0008]根据又一实例实施例，提供一种设备，其包括：光波长解复用器，其具有用以解复
之间可能没有任何光中继器。
[0023]在展示的实施例中，光中继器150
j
包括光放大器(OA)160
ja
和160
jb
，其中j＝1、2、...、L。光放大器160
ja
经配置以放大朝向着陆站1022行进的光信号。光放大器160
jb
类似地经配置以放大朝向着陆站1021行进的光信号。在实例实施例中，光放大器160
j
可如相关技术中已知的那样例如使用掺铒光纤、增益平坦滤波器和一或多个激光二极管泵浦实施。激光二极管可由来自相应岸上馈电设备(PFE，图1中未明确展示)的DC电流供电，所述DC电流通过对应海底线缆的电导体馈送，所述海底线缆通常也含有光纤140
ia
和140
ib
。在一些实施例中，电导体(例如，电线)可位于海底线缆中心附近。在一些其它实施例中，电导体可具有大体上管状形状，例如，在与海底线缆纵向轴线正交的平面中具有环状横截面。
[0024]在替代实施例中，光中继器150可经设计以用于在其每一侧与其连接的两对、三对、四对或更多对光纤140
i
。举例来说，经设计以与四光纤对海底线缆兼容的光中继器150通常包含布置成四个放大器对的八个光放大器160，每一对类似于所述一对光放大器160
ja
和160
jb
。
[0025]光中继器150
j
还可包括监管光电路(图1中未明确展示)，所述监管光电路使得分别位于着陆站1021和1022处的监测设备(ME)单元1201和1202能够监测光中继器的运行状态。例如，在以全文引用的方式并入本文中的第EP17305569.0号和第EP17305570.8号欧洲专利申请中公开了监管光电路的一些实施例。
[0026]在实例实施例中，ME单元1201和1202中的每一者经配置以使用专用监管波长(标记为λ1和λ2)以用于相应监管信号，所述监管信号可通过对应的光纤140朝向远程着陆站102发送。每个光中继器150
j
的监管光电路经配置以在相反方向上回送监管光信号的至少一部分。因此，ME单元1201可接收回送监管光信号，所述回送监管光信号包括由不同光中继器1501‑
150
N
的不同监管光电路返回到所述ME单元的原始监管光信号的部分。类似地，ME单元1202可接收回送监管光信号，所述回送监管光信号包括由不同光中继器1501‑
150
N
的不同监管光电路返回到所述ME单元的对应监管光信号的部分。由ME单元1201和1202接收的回送监管光信号可经处理和分析以确定水下线缆设备104中至少一些或全部光中继器1501‑
150
N
的当前运行状态和/或某些运行特性。所确定的参数可包含但不限于：(i)输入和输出信号电平以及一些或全部个别光放大器(OA)160
ja
和160
jb
的增益；(ii)个别光纤140
i
中的非灾难性故障，例如其中任何逐渐增大的损耗；以及(iii)个别光中继器150
j
和/或光纤140
i
中的灾难性故障。
[0027]着陆站1021包括借助于光波长复用器(MUX)1301和光波长解复用器(DMUX)1361连接到水下线缆设备104的海底线端子设备(SLTE)单元1101和ME单元1201，如图1中所指示。在实例实施例中，SLTE单元1101包含经配置以使用载波波长λ3‑
λ
n
来发送和接收携载有效负载的光数据信号的波分复用(WDM)收发器(图1中未明确展示；参看图2)，其中n通常表示系统100中的WDM信道的数目。数目n可在例如～10到～150之间的范围内。
[0028]在实例实施例中，可根据频率(波长)网格，例如符合以全文引用的方式并入本文中的ITU
‑
T G.694.1建议(ITU
‑
T G.694.1Recommendation)的频率网格，选择载波波长λ1
‑
λ
n...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用以提供关于地震的信息的设备，所述设备包括：电子分析器，其经连接以接收光束对的偏振状态的测量值，所述光束对中的每个光束对中的所述光束经由末端连接在相应网络节点对之间的相应光纤线缆在所述相应网络节点对之间在相反方向上行进，所述光束对中的不同光束对在所述相应光纤线缆中的不同光纤线缆中行进；且其中所述电子分析器具有电路系统，所述电路系统经配置以基于多个所述光束对的所述偏振状态的所述测量值来表征所述地震中的一次地震。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述电子分析器经配置以基于在由所述光纤线缆中的一者末端连接的两个网络节点处接收的所述光束的偏振状态的所述测量值来估计在所述光纤线缆中的所述一者处首次接收到地震的地震波的区。3.根据权利要求2所述的设备，其中通过具有在光谱上低于约1赫兹的高于阈值的频率分量的偏振状态的度量来标识所述首次接收。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述电子分析器经配置以基于在所述两个网络节点处接收的所述光束的偏振状态的所述测量值来估计在所述光纤线缆中的所述一者处首次接收到所述地震的地震波的时间。5.根据权利要求2所述的设备，其中所述电子分析器经配置以通过基于在由所述光纤线缆中的两者或更多者中行进的所述光束的偏振状态的所述测量值来估计在所述光纤线缆中的所述两者或更多者处首次接收到所述地震的所述地震波的区而标识所述地震的震中。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述电子分析器经配置以基于在由所述光纤线缆中的一者末端连接的两个网络节点处接收的所述光束的偏振状态的所述测量值来估计在所述光纤线缆中的所述一者处首次接收到地震的地震波的时间。7.根据权利要求1所述的设备，其中所接收的所述光束中的特定一者的所述测量值中的每一者测量所述光束中的所述特定一者与光学本机振荡器的光的混合。8.根据权利要求1所述的设备，其还包括用以从所述测量值去除在光谱上高于约1赫兹的频率分量的一或多个滤波器。9.根据权利要求1所述的设备，其中每个特定对的所述网络节点经配置以在其间经由不同于在特定对的光学节点之间携载所述光束的波长信道的光波长信道进行光传送数...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：诺基亚通信公司，
类型：发明
国别省市：