[实用新型]一种基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统

说明书

本实用新型为一种基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，探测光源的调频探测光信号经下行中继放大器、光纤干涉仪进入下行传输光纤。探测光信号在每个中继段光纤中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，产生该中继段海底光缆的扰动监测信号，经此中继段的滤波器和光纤耦合器复用进入上行传输光纤，经上行中继放大器中继传输，回传到解调设备。解调设备根据波长或脉冲前沿时间区分各段的扰动监测信号，并对数据分析解调，预警各段海底光缆的安全状态。本实用新型基于OFDR技术实现分段检测海底光缆扰动、并将扰动监测光信号直接回传到岸基解调设备，实现了1000km以上的长跨距有电中继海底光缆的扰动监测和定位。

技术领域

本实用新型涉及一种分布式光纤传感系统，具体涉及用于长跨距物理安全监测的一种基于岸基探测的有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。目前有电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。此类有电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 TimeDomain 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,无法跨过海底光缆的中继放大器，无法满足有电中继海底光缆超长跨距监测范围的要求。

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。

目前研发的基于水下采样的有中继海底光缆扰动监测系统，采用OFDR技术，岸基光源发射的探测光信号跨中继下行传输，分段检测海底光缆扰动，每段分别以数字采样回传的方式，实现了1000km以上的长跨距有电中继海底光缆的扰动监测。其中，采用调频连续波技术的水下采样有中继海底光缆扰动监测系统比OTDR延伸技术的下行探测光信号的平均功率大，光信号放大的信噪比更高，更适合跨中继的长距离探测。然而，使用数字采样回传，将不得不在海底中继放大器或水下节点内增加有源模块，降低了海底中继器或水下节点的可靠性。

采用连续的调频光源作为下行探测光信号，若以扰动监测的模拟光信号直接回传，存在着各分段扰动监测光信号差拍频谱及光波长重叠、单纤无法进行复用的问题。如果每个中继段的扰动监测光信号独占一根光纤回传，则过度占用海底光缆的光纤资源，海底光缆系统难以支持。

实用新型内容