[发明专利]一种基于水下采样的有中继海底光缆扰动监测系统

说明书

本发明为一种基于水下采样的有中继海底光缆扰动监测系统，线性调频的探测光信号经下行中继放大器、光纤干涉仪连接本中继段的下行传输光纤。探测光信号在各中继段下行传输光纤产生的后向瑞利散射信号在光纤干涉仪与本地光信号相干，光纤干涉仪输出该中继段海底光缆光纤的扰动监测信号，接入此中继段的采样模块，所得此段扰动监测信号的数字光信号分别占用不同的DWDM波长，通过复用设备复用进入上行传输光纤和/或下行传输光纤，传输至岸基解调设备，解调扰动监测信号，预警各段海底光缆安全状态。本方案基于OFDR技术，实现1000km以上的长跨距有中继海底光缆跨中继的扰动监测。

技术领域

本发明涉及一种分布式光纤传感系统，具体涉及一种用于长跨距物理安全监测的有电中继海底光缆扰动监测系统。

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的每一段都接有一个中继放大器，以补偿光信号在此段光纤上的传输损耗，将光信号放大至原有功率水平。此类有中继的海底光缆一般采用COTDR(Coherent Detection OTDR相干检测光时域反射计，OTDR Optical Time DomainReflectometer，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不能实现类似φ-OTDR的光缆扰动监测功能，也就无法对破坏行为实时预警，无法为制止破坏行为提供技术保障。当前陆地上使用的光缆扰动监测技术，最大仅支持约100km的监测范围，双端检测也仅能达到200km。无法满足海底光缆200km以上的超长跨距的扰动监测。

光频域反射仪OFDR是1990年代逐步发展起来的一种高分辨率的光纤测量技术，与常用的光时域反射仪OTDR不同的是，OTDR通过发射时域脉冲信号、检测脉冲飞行时间、利用脉冲飞行时间和目标距离成正比的关系进行光纤诊断测量，而OFDR通过发射连续调频激光信号、检测目标反射光与本振光的差拍频率、利用差拍频率和目标距离成正比的关系进行光纤诊断测量。OFDR比OTDR灵敏度高、分辨率高，但OFDR的调频光源技术难度大、成本高，扰动信号的相位解调难度大，因此目前尚未见用于海底光缆扰动监测的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于水下采样的有中继海底光缆扰动监测系统，基于OFDR技术，线性调频的探测光信号接入下行传输光纤，下行传输光纤每一段先接一个中继放大器，然后接入光纤干涉仪，然后连接本段的下行传输光纤。探测光信号在各中继段下行传输光纤产生的后向瑞利散射信号在光纤干涉仪与本地光信号相干，光纤干涉仪输出该中继段海底光缆光纤的扰动监测信号，接入此中继段的采样模块，所得每个中继段海底光纤的扰动监测信号的数字光信号分别占用不同的DWDM(密集型光波复用Dense WavelengthDivision Multiplexing)波长，通过复用设备复用进入上行传输光纤和/或下行传输光纤，传输至岸基解调设备，解调扰动监测信号，预警各段海底光缆安全状态。本方案克服现有光缆扰动监测技术最大仅支持约100km的监控范围的缺点，实现1000km以上的长跨距有中继海底光缆跨中继的扰动监测。