[发明专利]一种光纤陀螺用保偏光纤环分布偏振串扰数据处理方法

说明书

本发明提出一种光纤陀螺用保偏光纤环分布偏振串扰数据处理方法。保偏光纤环分布偏振串扰数据由光相干域偏光计测得，存在“伪”偏振耦合数据，需要通过处理获得“真”偏振耦合数据。数据处理步骤为：1)设置阈值去除分布偏振串扰数据的背景噪声；2)基于测试宽谱光源相干长度对偏振串扰分布数据进行耦合状态划分；3)基于建立的串扰干涉模型对不同耦合状态数据进行真实偏振串扰强度和位置解算；4)形成与测试光源无关的光纤陀螺保偏光纤环分布偏振串扰数据。本发明避免了直接使用偏振串扰分布数据所带来的信息混叠问题，由于处理后得到的数据与测试光源参数无关，解决了测试状态与在光纤陀螺中实际应用状态不一致的问题。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺测量的技术领域，具体涉及一种光纤陀螺用保偏光纤环分布偏振串扰数据处理方法。

背景技术

偏振态是光纤陀螺测量的本质对象，保偏光纤环可以很好的保证光在光纤环光路传播中偏振态不发生变化，其作为光纤陀螺主要元器件之一，决定了光纤陀螺的极限精度。由于保偏光纤自身以及光纤环绕环工艺的缺陷，光纤环会产生偏振耦合点。当在光纤环光路中传播的光经过偏振耦合点，就会产生耦合光，导致光偏振态发生变化，使得光纤陀螺产生误差。因此，为了监测和检测光在光纤环光路中偏振态的变化，提高光纤陀螺精度，光纤环偏振串扰分布检测技术得到发展。

光纤环偏振串扰分布研究日趋多样化，其中光相干域偏光计是最为有效的手段。以该技术为基础的分布式光纤偏振串扰检测设备可以测得光纤环每一点处的偏振串扰强度，在此偏振串扰数据的基础上，可以对光纤环以及其他相关的多个参数进行研究，如应力、双折射等。为了能够实现对光纤环质量的分析，偏振串扰数据得到了充分使用，主要分为定性分析与量化分析。定性分析主要指，通过观察偏振串扰曲线，寻找突变点，直观得到应力等其他因素对偏振串扰的影响，或者通过设定不同的阈值，根据大于偏振串扰强度阈值的点个数来实现对光纤环质量好坏的定性。量化分析主要指，通过利用偏振串扰强度找到目标物理量与其确切的数学关系，从而实现对光纤环质量好坏的量性判别。已有的量化分析方法有将偏振串扰信息转化为琼斯矩阵参数，实现偏振态检测或者将偏振耦合点等效为其他模型，以便于检测光偏振态变化。由于测试系统光源对偏振串扰测量的调制，偏振串扰数据中包含了大量的无用以及误差信息，在使用偏振串扰数据前，很有必要进行数据预处理，这有利于提高数据分析的准确性。

因此，本发明设计出一种能有效去除光源调制，判别偏振耦合点位置，以及解算偏振串扰真实强度的数据预处理算法。保偏光纤环偏振串扰经过该算法生成个体具有更合理的物理解释，极大的避免了原始数据的信息混叠。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：测试系统光源对偏振串扰测量有调制作用，偏振串扰数据包含有大量无用、误差信息，难以解算出偏振耦合点真实位置和偏振串扰真实强度。光纤环偏振串扰数据是由图2所示的光相干域偏光计测试系统所得，该系统由宽谱光源(BBS)、起偏器(P1)、待测保偏光纤环(PMFC)、检偏器(P2)和读出干涉仪(RI)组成。BS、P1、FC和P2组成典型的偏光干涉仪，RI为迈克尔逊干涉仪，由固定反射镜(M)、扫描反射镜(SM)和分光镜(BS)组成，通过调节移动臂，补偿PMF中双折射引起的光路不平衡，得到干涉信号，解算出光纤环偏振串扰。光纤环并不是每一点都具有偏振串扰，在偏振耦合点的一个光纤环消偏长度内，该偏振耦合点会对其周围正常的光纤环偏振串扰测试产生影响，从而导致非偏振耦合点也具有偏振串扰测量值。当光纤环一个消偏长度内同时存在两个偏振耦合点时，如图3所示，两偏振耦合点产生的耦合光B、C，都会对光纤环偏振串扰测量产生影响。当连续偏振耦合点相邻距离小于保偏光纤消偏长度的个数大于等于3时，如图4所示的连续三个偏振耦合点，其三束相应偏振耦合光都会对光纤环偏振串扰测量产生影响。