CN110474679A - 一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***及运行方法，本***探测光源连接装有第一光纤干涉仪的第一段下行传输光纤始端，干涉输出接入第一采样模块。探测光信号经远泵放大器功放后接入装有第二光纤干涉仪的第二段下行传输光纤，干涉输出经隔离器送入监测信号传输光纤，经放大器后回传到第二采样模块，二采样模块均接入解调模块。本方法为第一、二段下行传输光纤上产生的后向瑞利散射信号分别回传到第一、二光纤干涉仪，干涉后的扰动监测信号分别在第一、二采样模块得采样数据送至解调设备分析预警第一、二段海缆安全状态。本发明海缆单端探测距离达200km，两端测测距达400km，实现长跨距无电中继海底光缆的物理安全实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式光纤传感***，具体涉及用于长跨距物理安全监测的一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***及运行方法。
背景技术
海底光缆是铺设在海底的通信传输线缆，是国际互联网和其他水下光网络的重要组成部分。但是海底光缆很容易受损，如地震、船锚及渔网等均有可能破坏海底光缆，甚至还可能有人为破坏。目前有中继海底光缆一般采用COTDR(Coherent Detection OTDR相干检测光时域反射计，OTDR Optical Time Domain Reflectometer，光时域反射仪)实现光纤链路的健康检测，具有检查整个光纤链路上各放大器的信号增益、光缆是否断裂以及对断点定位等功能。但COTDR不支持长跨距无电中继海底光缆的光纤链路的健康检测。当前陆地上使用的光缆扰动监测技术，单端检测最大仅支持最大100km的监测范围，双端检测也仅能达到200km。无法满足无电中继海底光缆200km以上的超长跨距的扰动监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，本***包括探测光源、下行传输光纤、远泵放大器和光纤干涉仪，探测光源将探测光信号送到第一段下行传输光纤，第一段下行传输光纤上安装第一光纤干涉仪，第一光纤干涉仪的干涉输出接入第一采样模块。探测光信号经第一段下行传输光纤进入远泵放大器功率放大后，送到第二段下行传输光纤，第二段下行传输光纤上安装第二光纤干涉仪，第二光纤干涉仪的干涉输出经隔离器送入监测信号传输光纤，经放大器后回传到第二采样模块，两个采样模块均接入解调模块。
本发明的另一目的是提供一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法，探测光信号沿第一段下行传输光纤传输时产生的后向瑞利散射信号回传到第一光纤干涉仪，与其本地光信号干涉后得到扰动监测信号，第一段扰动监测信号在第一采样模块得到数字采样数据送至解调设备进行数据分析解调，预警第一段海底光缆的安全状态。探测光信号沿第一段下行传输光纤传输至远泵放大器功率放大后，探测光信号沿第二段下行传输光纤继续传输，产生的后向瑞利散射信号回传到第二光纤干涉仪，所得第二段扰动监测信号在第二采样模块得到数字采样数据送至解调设备进行数据分析解调，预警第二段海底光缆的安全状态。
本发明提高了无电中继海底光缆扰动监测***的海底光缆单端探测距离，最大达200km，若采用两端测量，总监测距离最大达400km，满足了长跨距海底光缆物理安全实时监测的要求。
本发明一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***包括探测光源和无电中继海底光缆，以无电中继海底光缆中一根光纤为第一段下行传输光纤，探测光源连接第一段下行传输光纤始端，第一段下行传输光纤中接有带光纤反射镜的第一光纤干涉仪，第一光纤干涉仪干涉后输出的第一段扰动监测信号直接连接第一采样模块，第一采样模块的输出接入解调设备。
该第一段下行传输光纤的另一端接入远泵放大器；岸基的远泵光源经所述的海底光缆中的另一根光纤作为远泵传输光纤连接远泵放大器，为其提供泵浦能量。
远泵放大器的输出端接海底光缆中的另一根光纤，即第二段下行传输光纤，第二段下行传输光纤中接有带光纤反射镜的第二光纤干涉仪，第二光纤干涉仪干涉后输出的第二段扰动监测信号通过监测信号传输光纤经放大器接至第二采样模块，第二采样模块的输出接入解调设备。
探测光源产生的探测光信号沿第一段下行传输光纤传输至远泵放大器，在此得到光功率放大、补偿其传输损耗的探测光信号，沿第二段下行传输光纤继续下行传输。
所述第一段下行传输光纤和第二段下行传输光纤的最大长度为100km。
所述探测光源为窄线宽调频连续波光源，其产生的探测光信号的相干长度大于第一段下行传输光纤长度或第二段下行传输光纤长度的两倍。或者，所述探测光源为窄线宽脉冲光源，其脉冲周期大于第一段下行传输光纤或第二段下行传输光纤延时的2倍，即大于1ms(毫秒)。
为了避免信号串扰，第二光纤干涉仪干涉后输出的第二段扰动监测信号经隔离器进入监测信号传输光纤。
所述探测光源、第一光纤干涉仪、第一采样模块、第二采样模块、解调设备及远泵光源均为岸基设备。
所述远泵放大器为掺铒光纤放大器。
所述监测信号传输光纤所接放大器为后向拉曼放大器或掺铒光纤放大器。
本发明一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法如下：
所述探测光源产生的探测光信号沿第一段下行传输光纤传输，探测光信号在第一段下行传输光纤产生的后向瑞利散射信号沿第一段下行传输光纤回传至带有光纤反射镜的第一光纤干涉仪，与第一光纤干涉仪的本地信号相干涉，输出第一段扰动监测信号直接接入第一采样模块，第一采样模块输出数字采样数据至解调设备，解调设备对数据分析解调，预警第一段海底光缆的安全状态。
探测光信号由第一段下行传输光纤传输至远泵放大器，经远泵放大器光功率放大的探测光信号，继续沿第二段下行传输光纤传输，下行传输过程中其后向瑞利散射信号沿第二段下行传输光纤回传至带有光纤反射镜的第二光纤干涉仪，与第二光纤干涉仪的本地信号相干涉，输出第二段扰动监测信号，经监测信号传输光纤回传进入放大器，放大后的第二段扰动监测信号，回传至第二采样模块，第二采样模块输出数字采样数据至解调设备，经其对数据分析解调，预警第二段海底光缆的安全状态。
本方法中因第一段和第二段下行传输光纤的长度均可达到100km，故可实现200km以内的海底光缆扰动单端监测。
本方法在海底光缆两端进行海底光缆扰动的监测，每端监测的海底光缆的长度最大达200km，即海底光缆两端的监测长度最大达400km。在海底光缆的两端分别设置本基于远泵放大器的无电中继海底光缆扰动监测***，两端的监测***的探测光信号的传输光纤分别为海底光缆的一根光纤，或者两端的监测***的探测光信号的传输光纤为海底光缆的同一根光纤，但两端监测***的探测光信号波长相差0.8nm以上，以方便滤波。
与现有技术相比，本发明一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***及运行方法的有益效果是：1、将无电中继海底光缆扰动监测***的海底光缆单端探测距离提高，最大达200km，若采用两端测量，总监测距离最大达400km，满足了长跨距电中继海底光缆物理安全实时监测的要求；2、本***和方法易于实施推广应用。
附图说明
图1为本基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***实施例的整体结构图；
图2为本基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法实施例中监测***安装于海底光缆两端的示意图；
图3为图2所示的监测***安装于海底光缆两端时对端监测***结构图。
图中标号为1、第一段下行传输光纤，2、远泵传输光纤，3、远泵放大器，4、第二段下行传输光纤，5、监测信号传输光纤，
11、对端第一段下行传输光纤，12、对端远泵传输光纤，13、对端远泵放大器，14、对端第二段下行传输光纤，15、对端监测信号传输光纤。
具体实施方式
基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***实施例
本基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***实施例如图1所示，探测光源以无电中继海底光缆中一根光纤为第一段下行传输光纤1，探测光源连接第一段下行传输光纤1始端，第一段下行传输光纤1中接有带光纤反射镜FR的第一光纤干涉仪，第一光纤干涉仪干涉后输出的第一段扰动监测信号直接接入第一采样模块，第一采样模块的输出接入解调设备。
该第一段下行传输光纤1的另一端接入远泵放大器3，本例远泵放大器3为掺铒光纤放大器EDFA；岸基的远泵光源经无电中继海底光缆中的另一根光纤,即远泵传输光纤2连接远泵放大器3(EDFA)，为其提供泵浦能量。
远泵放大器3(EDFA)的输出端接海底光缆中的另一根光纤，即第二段下行传输光纤4，第二段下行传输光纤5中接有带光纤反射镜FR的第二光纤干涉仪，第二光纤干涉仪干涉后输出的第二段扰动监测信号经隔离器进入监测信号传输光纤5，再经放大器接至第二采样模块，第二采样模块的输出接入解调设备。本例所用放大器为后向拉曼放大器。
探测光源产生的探测光信号沿第一段下行传输光纤1传输至远泵放大器3(EDFA)，在此得到光功率放大、补偿其传输损耗的探测光信号沿第二段下行传输光纤4继续下行传输。
本例第一段下行传输光纤1和第二段下行传输光纤4的长度均为100km。
本例探测光源为窄线宽调频连续波光源，其产生的探测光信号的相干长度大于200km，其调频范围小于2GHz。本例探测光源出可为窄线宽脉冲光源，其脉冲周期大于1ms(毫秒)。
本例探测光源、第一光纤干涉仪、第一采样模块、第二采样模块、解调设备及远泵光源均为岸基设备。
探测光源产生的探测光信号沿第一段下行传输光纤1传输至远泵放大器3(EDFA)，在此得到光功率放大、补偿其传输损耗的探测光信号沿第二段下行传输光纤4继续下行传输。
基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法实施例1
本基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法实施例1采用上述基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***实施例,如图1所示,本例探测光源产生的探测光信号沿第一段下行传输光纤1传输，探测光信号在第一段下行传输光纤1产生的后向瑞利散射信号沿第一段下行传输光纤1回传至带有光纤反射镜的第一光纤干涉仪，与第一光纤干涉仪的本地信号相干涉，输出第一段扰动监测信号直接接入第一采样模块，第一采样模块输出数字采样数据至解调设备，解调设备对数据分析解调，预警第一段海底光缆的安全状态。探测光信号由第一段下行传输光纤1传输至远泵放大器3(EDFA)，经远泵放大器3(EDFA)光功率放大的探测光信号，继续沿第二段下行传输光纤4传输，下行传输过程中其后向瑞利散射信号沿第二段下行传输光纤4回传至带有光纤反射镜的第二光纤干涉仪，与第二光纤干涉仪的本地信号相干涉，输出第二段扰动监测信号，经隔离器进入监测信号传输光纤5回传进入放大器，放大后的第二段扰动监测信号，回传至第二采样模块，第二采样模块输出数字采样数据至解调设备，经其对数据分析解调，预警第二段海底光缆的安全状态。
本例第一段下行传输光纤1和第二段下行传输光纤4的长度均为100km，故实现了200km的海底光缆扰动单端监测。
基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法实施例2
本基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法实施例2采用上述基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***实施例,分别设置于海底光缆的两端如图2所示,其左端的监测***与图1所示相同，其对端的，即右端的监测***如图3所示，也是与上述基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***实施例相同的***。本例中左端的第一段下行传输光纤1与对端的第一段下行传输光纤11，各为海底光缆的一根光纤，左端的第二段下行传输光纤4与对端的第二段下行传输光纤14，各为海底光缆的一根光纤。本例在海底光缆两端进行海底光缆扰动的监测，每端监测的海底光缆的长度达200km，本例海底光缆两端的监测长度达400km。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，包括探测光源和无电中继海底光缆，其特征在于：
以所述无电中继海底光缆中一根光纤为第一段下行传输光纤(1)，探测光源连接第一段下行传输光纤(1)始端，第一段下行传输光纤(1)中接有带光纤反射镜第一光纤干涉仪，第一光纤干涉仪干涉后输出的第一段扰动监测信号直接连接第一采样模块，第一采样模块的输出接入解调设备；
该第一段下行传输光纤(1)的另一端接入远泵放大器(3)；岸基的远泵光源经所述的海底光缆中的另一根光纤作为远泵传输光纤(2)连接远泵放大器(3)，为其提供泵浦能量；
远泵放大器(3)的输出端接海底光缆中的另一根光纤，即第二段下行传输光纤(4)，第二段下行传输光纤(4)中接有带光纤反射镜的第二光纤干涉仪，第二光纤干涉仪干涉后输出的第二段扰动监测信号通过监测信号传输光纤(5)经放大器接至第二采样模块，第二采样模块的输出接入解调设备；
探测光源产生的探测光信号沿第一段下行传输光纤(1)传输至远泵放大器(3)，光功率放大的探测光信号沿第二段下行传输光纤(4)继续下行传输。
2.根据权利要求1所述的基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，其特征在于：
所述第一段下行传输光纤(1)和第二段下行传输光纤(4)的最大长度为100km。
3.根据权利要求1所述的基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，其特征在于：
所述探测光源为窄线宽调频连续波光源，其产生的探测光信号的相干长度大于第一段下行传输光纤(1)长度或第二段下行传输光纤(4)长度的两倍。
4.根据权利要求1所述的基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，其特征在于：
所述探测光源为窄线宽脉冲光源，其脉冲周期大于第一段下行传输光纤(1)或第二段下行传输光纤光纤(4)延时的2倍，即大于1ms。
5.根据权利要求1所述的基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，其特征在于：
所述第二光纤干涉仪干涉后输出的第二段扰动监测信号经隔离器进入监测信号传输光纤(5)。
6.根据权利要求1所述的基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，其特征在于：
所述探测光源、第一光纤干涉仪、第一和第二采样模块、解调设备及远泵光源均为岸基设备。
7.根据权利要求1所述的基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，其特征在于：
所述监测信号传输光纤(5)所接放大器为后向拉曼放大器或掺铒光纤放大器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法，其特征在于：
所述探测光源产生的探测光信号沿第一段下行传输光纤(1)传输，探测光信号在第一段下行传输光纤(1)产生的后向瑞利散射信号沿第一段下行传输光纤(1)回传至带有光纤反射镜的第一光纤干涉仪，与第一光纤干涉仪的本地信号相干涉，输出第一段扰动监测信号直接接入第一采样模块，第一采样模块输出数字采样数据至解调设备，解调设备对数据分析解调，预警第一段海底光缆的安全状态；
探测光信号由第一段下行传输光纤(1)传输经远泵放大器(3)光功率放大后，继续沿第二段下行传输光纤(4)传输，下行传输过程中其后向瑞利散射信号沿第二段下行传输光纤(4)回传至带有光纤反射镜的第二光纤干涉仪，与第二光纤干涉仪的本地信号相干涉，输出第二段扰动监测信号，经监测信号传输光纤(5)回传进入放大器，放大后的第二段扰动监测信号，回传至第二采样模块，第二采样模块输出数字采样数据至解调设备，经其对数据分析解调，预警第二段海底光缆的安全状态。
9.根据权利要求8所述的基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***的运行方法，其特征在于：
在海底光缆的两端分别设置基于远泵放大器的海底光缆扰动监测***，两端的监测***的探测光信号的传输光纤分别为海底光缆的一根光纤；或者，两端的监测***的探测光信号的传输光纤为海底光缆的同一根光纤，但两端监测***的探测光信号波长相差0.8nm以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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