[发明专利]一种海底电缆实时监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种海底电缆实时监测系统，其特征在于，所述系统包括窄谱光源、第一耦合器、偏振控制器PC、电光调制器EOM、脉冲发生器、第一隔离器、第一掺铒光纤放大器EDFA、第二隔离器、第一光滤波器、环形器、起偏器、传感光纤、第二耦合器、第二掺铒光纤放大器EDFA、检偏器、第三隔离器、第二光滤波器、第一光电检测器、第二光电检测器、数据采集与显示单元和时钟控制单元；

其中，所述窄谱光源、第一耦合器、偏振控制器PC、电光调制器EOM、第一隔离器、第一掺铒光纤放大器EDFA、第二隔离器、第一光滤波器、环形器、起偏器和传感光纤顺次连接；所述窄谱光源用于产生窄谱光；所述第一耦合器的作用是将激光器发射的激光脉冲耦合进偏振控制器PC；所述电光调制器EOM用于调制脉冲光；所述第一隔离器用于防止脉冲光反向传输对窄谱光源造成损害，保证脉冲光单向传输；所述第一掺铒光纤放大器EDFA用于对脉冲光进行放大；所述第二隔离器用于防止脉冲光反向传输对窄谱光源造成损害，保证脉冲光单向传输；所述第一光滤波器用于滤除第一掺铒光纤放大器EDFA给系统引入的自发辐射噪声；所述起偏器的作用是将普通光信号转换成线偏振光；

所述脉冲发生器分别与所述时钟控制单元和电光调制器EOM连接；所述脉冲发生器用于产生脉冲信号，通过电光调制器EOM调制窄谱光，使其变成脉冲光；

所述时钟控制单元分别与所述窄谱光源和数据采集与显示单元连接；所述数据采集与显示单元用于提取瑞利散射光信号的偏振态和相位信息，并进行计算和显示；

所述第二耦合器分别与所述环形器、第二掺铒光纤放大器EDFA和检偏器连接；所述第二耦合器是将背向瑞利散射信号分成两路；所述第二掺铒光纤放大器EDFA用于接收到的光进行放大；所述检偏器用于检测偏振态；

所述第二掺铒光纤放大器EDFA、第三隔离器、第二光滤波器、第一光电检测器和数据采集与显示单元顺次连接；所述第三隔离器用于防止脉冲光反向传输对窄谱光源造成损害，保证脉冲光单向传输；所述第一光电检测器用于将接收到的光信号变为电信号；

所述检偏器、第二光电检测器和数据采集与显示单元顺次连接；所述第二光电检测器用于将接收到的光信号变为电信号。

2.根据权利要求1所述的一种海底电缆实时监测系统，其特征在于，所述窄谱光源谱宽为3kHz～12.5GHz。

3.根据权利要求1所述的一种海底电缆实时监测系统，其特征在于，所述系统采用间接调制的方式将窄谱光源产生的激光调制成脉冲光。

4.根据权利要求1所述的一种海底电缆实时监测系统，其特征在于，所述第一光滤波器包括光环形器和光纤布拉格光栅；所述第一光滤波器带宽等于光源谱宽。

5.根据权利要求1所述的一种海底电缆实时监测系统，其特征在于，所述第二光滤波器包括光环形器和光纤布拉格光栅；所述第二光滤波器带宽等于光源谱宽。

6.一种海底电缆实时监测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1：将所述光电复合海缆中的单模光纤作为传感光纤接入海底电缆实时监测系统，或将通信光缆缠绕在普通海底电缆上进行测量，将通信光缆中的单模光纤作为传感光纤接入海底电缆实时监测系统；

步骤2：海底电缆实时监测系统向单模光纤中注入脉冲光，在单模光纤中产生瑞利散射；

步骤3：海底电缆实时监测系统根据单模光纤中不同部分返回的瑞利散射光带有反射点处前向传输光的相位信息，实现偏振态及相位的监测；

步骤4：通过海底电缆实时监测系统数据采集与显示单元提取瑞利散射光信号的偏振态和相位信息，实现单模光纤沿线的温度和应变信息监测；

步骤5：通过温度和应变的变化来分析海底电缆的运行状态，实现海底电缆的实时在线监测。