專利名稱：檢測(cè)系統(tǒng)及在此類系統(tǒng)中使用的光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求2008年10月7日提交的題為“檢測(cè)系統(tǒng)及在此類系統(tǒng)中使用的光纖 (Detection System and Optical Fiber for Use in Such System) ”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) No. 61/195, 443的優(yōu)先權(quán)，且基于該申請(qǐng)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。本發(fā)明一般涉及用于檢測(cè)沿著光纖長(zhǎng)度的干擾的方法和系統(tǒng)，具體涉及利用偏振光時(shí)域反射計(jì)(POTDR)來(lái)識(shí)別這樣的干擾的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分布式光纖感測(cè)系統(tǒng)被用于需要建筑和結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、溫度和壓力測(cè)量以及入侵檢測(cè)的應(yīng)用中。標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖和多模光纖經(jīng)常被用于這些應(yīng)用。分布式光纖感測(cè)系統(tǒng)已被用于監(jiān)測(cè)諸如建筑物、輸油管道和橋梁之類的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。在基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)中，分布式光纖感測(cè)系統(tǒng)提供關(guān)于沿著路徑的擾動(dòng)的信息，該信息在存在實(shí)質(zhì)的和/或反常的光纖應(yīng)力改變時(shí)可觸發(fā)警報(bào)。因此，分布式光纖感測(cè)系統(tǒng)在確保這些關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的劣化的早期檢測(cè)和必要時(shí)的及時(shí)修復(fù)方面有重要應(yīng)用。在安全應(yīng)用中，分布式光纖感測(cè)系統(tǒng)在周界的特定部分被干擾時(shí)提供關(guān)于對(duì)進(jìn)入保護(hù)區(qū)域或設(shè)施中的入侵的信息。高度感興趣的受保護(hù)區(qū)域或設(shè)施可以是政府或軍事場(chǎng)所、商用機(jī)場(chǎng)、水處理廠或發(fā)電廠。對(duì)執(zhí)行關(guān)鍵功能的站點(diǎn)的安保需求極大地推動(dòng)了對(duì)入侵監(jiān)測(cè)的需要，且近來(lái)政府的反恐議程進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了這樣的需要。利用偏振效應(yīng)的分布式光纖感測(cè)系統(tǒng)需要感測(cè)光纖中的小的改變。這樣的改變可由例如應(yīng)力、光纖彎曲或壓力的變化而產(chǎn)生。偏振狀態(tài)隨著光脈沖沿著光纖長(zhǎng)度傳播而改變，并且對(duì)光纖擾動(dòng)敏感。在光纖的本地化部分附近的干擾的發(fā)生和位置可基于識(shí)別這樣的干擾改變了從光纖的被干擾部分反向散射的光的偏振條件而確定。光纖(感測(cè)光纖)中的偏振狀態(tài)的改變可通過(guò)利用偏振敏感OTDR(POTDR)裝置對(duì)反向散射光的檢測(cè)而被檢測(cè)到。通過(guò)在OTDR路徑中插入諸如偏振器之類的偏振元件，偏振變化可將其顯示為強(qiáng)度變化的形式。一般而言，由于能夠從測(cè)得的OTDR軌跡中提取的信噪為低，基于POTDR的監(jiān)測(cè)技術(shù)經(jīng)常需要大量的濾波和均化以產(chǎn)生更好的信噪比。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種檢測(cè)系統(tǒng)包括⑴光纖，該光纖具有(a)長(zhǎng)度L彡Ikm ； (b)拍長(zhǎng)在IOm到IOOm之間；以及(c) 在(1)由標(biāo)準(zhǔn)差ο表征的光纖長(zhǎng)度上(其中I σ I ( 10m)或(2)光纖長(zhǎng)度內(nèi)的至少IOOrn 距離上的拍長(zhǎng)均勻性是由標(biāo)準(zhǔn)差。表征的，其中I σ I彡10m;(ii)與所述光纖耦合的OTDR系統(tǒng)包括(a)向光纖提供脈沖輻射的輻射源，(b)檢測(cè)由光纖反向散射的輻射的檢測(cè)器；以及(iii)位于光纖和檢測(cè)器之間的至少一個(gè)偏振器，以便反向散射的輻射在到達(dá)檢測(cè)器之前通過(guò)偏振器。在另一實(shí)施例中，用于檢測(cè)沿著光纖長(zhǎng)度的干擾的方法包括以下步驟⑴向一段長(zhǎng)度的光纖發(fā)射脈沖輻射，所述光纖具有(a)長(zhǎng)度L彡Ikm ； (b)拍長(zhǎng)在IOm到IOOm之間；(c)由標(biāo)準(zhǔn)差σ表征的在光纖長(zhǎng)度內(nèi)的至少IOOm的任何距離上的拍長(zhǎng)均勻性，其中I σ I ( 10m;(ii)測(cè)量通過(guò)光纖反向散射回的輻射；以及(iii)分析所述測(cè)得輻射的強(qiáng)度的變化以產(chǎn)生與在沿著光纖長(zhǎng)度的特定位置處的測(cè)得輻射的實(shí)時(shí)變化有關(guān)的信息。將在以下詳細(xì)描述中闡述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)在某種程度上對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)根據(jù)該描述將是顯而易見的，或者通過(guò)實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖的本文所述的本發(fā)明可認(rèn)識(shí)到。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上一般描述和以下詳細(xì)描述兩者給出本發(fā)明的實(shí)施例，并且它們旨在提供用于理解所要求保護(hù)的本發(fā)明的本質(zhì)和特性的概觀或框架。所包括的附圖用于提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，且被結(jié)合到本說(shuō)明書中并構(gòu)成其一部分。附圖示出本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并與本描述一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理和操作。附圖簡(jiǎn)述

圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于POTDR的檢測(cè)系統(tǒng)。圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的替代的基于POTDR的檢測(cè)系統(tǒng)。圖3示意性地示出有干擾的POTDR信號(hào)(曲線A)和沒(méi)有干擾的POTDR信號(hào)(曲線B)以及圖1或2檢測(cè)系統(tǒng)的POTDR差信號(hào)(曲線C)；圖4示意性地示出制造具有附加的雙折射的光纖預(yù)成型件的步驟；圖5是光纖的雙折射因變于預(yù)成型件的修整深度d的曲線；圖6a和6b示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的感測(cè)光纖的橫截面圖；圖7示出一種示例性感測(cè)光纖中的光纖拍長(zhǎng)Lb與光纖纖芯中心和空氣孔之間的距離D3^之間的關(guān)系；圖8示出圖6b所示的感測(cè)光纖的示例性折射率分布；圖9和10分別示出在擾動(dòng)前和擾動(dòng)后獲得的示例性的POTDR軌跡；圖11和12示出示例性的經(jīng)處理的POTDR軌跡；圖13是示例性的自相關(guān)函數(shù)的曲線；圖14和15分別示出在擾動(dòng)前和擾動(dòng)后獲得的示例性的POTDR軌跡；以及圖16是與圖14和15相對(duì)應(yīng)的示例性的自相關(guān)函數(shù)的曲線。
具體實(shí)施例方式為了說(shuō)明目的，現(xiàn)將僅通過(guò)某些實(shí)施例描述本發(fā)明；然而，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下根據(jù)本發(fā)明的附圖描述變得顯而易見。雖然公開優(yōu)選實(shí)施例，但這不旨在限制。相反，本文所述的一般原理被認(rèn)為僅僅是說(shuō)明本發(fā)明的范圍，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解可作出許多改變而不偏離本發(fā)明的范圍。在基于光纖時(shí)域反射計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)中，光的時(shí)間脈沖(通常10納秒(ns)到10毫秒(ms))被發(fā)射到光纖(感測(cè)光纖)。當(dāng)這個(gè)脈沖通過(guò)感測(cè)光纖傳播時(shí)，由于瑞利散射，它的某些能量被反向散射。反向散射光的光學(xué)特性取決于光纖的物理和光學(xué)性質(zhì)。當(dāng)感測(cè)光纖被破壞、彎曲或以其它方式被擾動(dòng)時(shí)，反向散射光的特性改變，且該改變可被檢測(cè)并分析。通過(guò)分析時(shí)域中的反向散射光的光學(xué)性質(zhì)可獲得因變于光纖長(zhǎng)度的關(guān)于感測(cè)光纖的物理和光學(xué)性質(zhì)的信息。此外，如果傳感器光纖的局部性質(zhì)被擾亂，那么對(duì)反向散射光中的改變的分析可被用于定位沿著光纖長(zhǎng)度L的干擾。沿著光纖的長(zhǎng)度測(cè)量反向散射光強(qiáng)度的光學(xué)儀器例如是光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)。更具體而言，OTDR軌跡提供了關(guān)于反向散射光的強(qiáng)度的信息。諸如偏振或光損耗之類的其它信息可從關(guān)于反向散射光的信號(hào)強(qiáng)度的信息中導(dǎo)出并被分析?，F(xiàn)在將具體參考本發(fā)明的現(xiàn)有優(yōu)選實(shí)施例，其示例在附圖中示出。在可能時(shí)，將在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示相同或類似的部件。圖1示出了用于沿著本發(fā)明的光纖的長(zhǎng)度檢測(cè)干擾的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)一般全部由附圖標(biāo)記5來(lái)標(biāo)記。更具體地，如圖1所示，檢測(cè)系統(tǒng)5(文中也稱為感測(cè)系統(tǒng))包括能夠沿著光波導(dǎo)纖維(感測(cè)光纖)發(fā)送激光脈沖的光時(shí)域反射計(jì)OTDR 10 (在這個(gè)示例中是POTDR裝置)。 即，OTDR能夠向感測(cè)光纖注入一連串的光脈沖。OTDR也能夠從感測(cè)光纖的同一端提取反向散射的光。返回脈沖的強(qiáng)度被測(cè)量并根據(jù)時(shí)間求積分，且被繪制成光纖中(沿著光纖長(zhǎng)度) 的位置的函數(shù)。光的時(shí)間脈沖被發(fā)射到光纖(感測(cè)光纖)中。脈沖持續(xù)時(shí)間優(yōu)選為2ns到 Ius,且更優(yōu)選50ns到500ns。例如，脈沖持續(xù)時(shí)間可以是60ns、100ns、125ns、150ns、200ns、 250ns或300ns。如圖1所示，OTDR 10向布置在一區(qū)域或其周圍的感測(cè)光纖12發(fā)射脈沖輻射，在該區(qū)域中的光纖可例如由入侵者或由結(jié)構(gòu)劣化所擾動(dòng)。在圖1所示的實(shí)施例中，檢測(cè)系統(tǒng)利用兩個(gè)光環(huán)流器14和16以及兩個(gè)偏振器18和19。光環(huán)流器14和16被配置為使從OTDR 10發(fā)射的光的初始脈沖循環(huán)至感測(cè)光纖12。由于瑞利反向散射，某些光被光纖 12反射或散射，并通過(guò)光纖12到OTDR 10。在優(yōu)選的實(shí)施例中，這些反向散射脈沖通過(guò)不同的路徑被轉(zhuǎn)回到OTDR 10。例如，在圖1所示的實(shí)施例中，在反向散射光到達(dá)OTDR內(nèi)部的檢測(cè)器之前，反向散射脈沖被引導(dǎo)通過(guò)偏振分析器18 (可以是簡(jiǎn)單的偏振器)。(偏振分析器18使檢測(cè)器具有偏振靈敏度)。在其它實(shí)施例中(未示出)，偏振分析器18包括至少波片(例如，半波片或四分之一波片)和偏振器的組合。注意在所示的光環(huán)流器14和16中， 僅端口 2允許光進(jìn)入和離開。在所有其它端口中的光的傳播是單向的。具體而言，允許光從端口 1傳輸?shù)蕉丝?2，以及從端口 2單向傳輸?shù)蕉丝?3。如果由OTDR發(fā)出的光脈沖已經(jīng)被偏振化(這就是某些商用OTDR所存在的情況)，則如圖1中所示的排列允許更多光返回到OTDR 10。當(dāng)OTDR發(fā)出的光已經(jīng)被偏振化(即，如POTDR的情況下)時(shí)，在光環(huán)流器14 的端口 3和光環(huán)流器16的端口 1之間的偏振器19是不需要的，因此消除了一個(gè)損耗源，這有助于獲得POTDR的更長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)范圍。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的能夠使用的更簡(jiǎn)單和更低成本版本的P0TDR，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)施例沒(méi)有使用在圖1所示的實(shí)施例中使用的光環(huán)流器。在圖2所示的實(shí)施例中，OTDR經(jīng)由的偏振控制器20來(lái)發(fā)射脈沖光，偏振控制器20被用于使發(fā)射到感測(cè)光纖12中的光量最大化。本領(lǐng)域已知多種偏振控制器偏振控制器的目的是使感測(cè)光纖12中的偏振狀態(tài)對(duì)準(zhǔn)以入射到偏振器18上。一些簡(jiǎn)單的偏振控制器包括附接在沿著感測(cè)光纖12的長(zhǎng)度上以及在感測(cè)光纖12外邊界上的不同位置上的一個(gè)或多個(gè)控制桿，以使得控制桿能移動(dòng)以扭轉(zhuǎn)感測(cè)光纖12的一段，使得感測(cè)光纖12的狀態(tài)可以合適地被調(diào)節(jié)以使穿過(guò)偏振器18的光量最大。在脈沖光傳播通過(guò)偏振控制器20之后，其隨后被引導(dǎo)通過(guò)偏振器18而后進(jìn)入感測(cè)光纖12。在圖1和2的POTDR系統(tǒng)中使用的偏振器18和19用作兩個(gè)主要目的。首先，內(nèi)聯(lián)偏振器(圖1中的)19和(圖2中的)18確保進(jìn)入感測(cè)光纖12的光是偏振的，雖然這在沒(méi)有內(nèi)聯(lián)偏振器的情況下也能實(shí)現(xiàn)(例如，通過(guò)使用已經(jīng)發(fā)出偏振光的0TDR)。更重要的是，內(nèi)聯(lián)偏振器18 (參見圖1和圖2)擔(dān)當(dāng)從感測(cè)光纖12向OTDR 10反向散射回的光的分析，該光提供關(guān)于感測(cè)光纖12的偏振狀態(tài)的信息。在沒(méi)有偏振器處于適當(dāng)位置以分析來(lái)自感測(cè)光纖12的反向散射光的情況下，OTDR僅可檢測(cè)光脈沖的總強(qiáng)度。然而，通過(guò)包含偏振器18，還可獲得與沿感測(cè)光纖12的偏振狀態(tài)有關(guān)的信息。其原因在于，由于幾何不對(duì)稱性和應(yīng)變，光波導(dǎo)纖維帶有雙折射。因此，當(dāng)光已被反射時(shí)，在感測(cè)光纖12中傳播的光脈沖的偏振狀態(tài)既在前向傳播方向又在后向傳播方向上連續(xù)演變。偏振器18的插入確保了來(lái)自沿感測(cè)光纖12的長(zhǎng)度的不同位置的偏振信息被捕獲，偏振器18充當(dāng)在反向散射光被OTDR 檢測(cè)器截取之前對(duì)反向散射光的偏振分析器。圖2的偏振器18既擔(dān)當(dāng)偏振控制器又擔(dān)當(dāng)偏振分析器。圖3示意性地示出使用圖2中所示設(shè)置而獲得的簡(jiǎn)化POTDR軌跡，其中被表示為以dB單位的對(duì)數(shù)比例的信號(hào)強(qiáng)度I比上沿感測(cè)光纖12的距離d(以公里)。相似的結(jié)構(gòu)也可從圖1所示裝置獲得。更具體而言，曲線A示出了反向散射光學(xué)信號(hào)在時(shí)刻T1的強(qiáng)度 I10曲線B示出了反向散射光學(xué)信號(hào)在時(shí)刻T2 = Τ1+ΔΤ的強(qiáng)度I2，其中光纖在時(shí)刻T2被 (例如被入侵者)擾動(dòng)。曲線C是強(qiáng)度差曲線I2-I115曲線C清楚地示出了曲線A和B最初是相同的，但在沿光纖的距離Do處變得不同，該距離Do處即為擾動(dòng)點(diǎn)。產(chǎn)生與曲線C相似的曲線不需要濾波，優(yōu)選不需要取平均。更具體地，光纖的偏振狀態(tài)對(duì)外部擾動(dòng)非常敏感。在特定位置處存在擾動(dòng)的情況下，偏振狀態(tài)的準(zhǔn)周期性調(diào)制的局部相位被改變，且隨后的POTDR強(qiáng)度軌跡被改變。局部相位的改變能按照多種不同方式被檢測(cè)出。例如，我們可以計(jì)算擾動(dòng)之前和擾動(dòng)之后的差軌跡。如圖3中所示(曲線C)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能清楚地看出建?；瘮_動(dòng)的位置，因?yàn)樵跀_動(dòng)位置處或在擾動(dòng)位置以外的相減會(huì)產(chǎn)生非零結(jié)果。在一些實(shí)施例中，例如，通過(guò)計(jì)算一窗口(例如約Ikm寬度)上的差軌跡的標(biāo)準(zhǔn)差并在計(jì)算期間使這樣的窗口在光纖的整個(gè)長(zhǎng)度L上滑動(dòng)來(lái)進(jìn)一步處理差軌跡，以確定擾動(dòng)的位置。該分析在本文中被稱為“滑動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差軌跡”。標(biāo)準(zhǔn)差上升至充分大于零的位置是擾動(dòng)點(diǎn)的位置。優(yōu)選地，滑動(dòng)窗口的寬度W在50m與2km之間(即50m彡W彡2km)。例如，寬度 W 可以是 IOOm ^ W ^ 2km，或 IOOm ^ W ^ 1km。在理想情況下，當(dāng)光纖不受任何雙折射不均勻性(取向和程度)影響時(shí)，偏振狀態(tài)沿光纖長(zhǎng)度周期性地演變。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖3中的軌跡的周期性本質(zhì)源自感測(cè)光纖12的線性雙折射。由于使用了偏振分析器(偏振器)，所以O(shè)TDR信號(hào)攜帶從感測(cè)光纖 12反向散射的光脈沖的偏振狀態(tài)信息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)楦袦y(cè)光纖12基本上是線性雙折射的，所以偏振狀態(tài)沿感測(cè)光纖12周期性地演變。在采用感測(cè)光纖12的檢測(cè)系統(tǒng) 5中，偏振循環(huán)周期未受干擾，因此得到高信噪比。從峰到峰的間距D是感測(cè)光纖的拍長(zhǎng)的一半。光纖拍長(zhǎng)是兩個(gè)不同偏振模式累積一個(gè)延遲光波長(zhǎng)的感測(cè)光纖12的長(zhǎng)度。光脈沖在標(biāo)準(zhǔn)OTDR配置中通過(guò)感測(cè)光纖12的同一部分兩次。因此，僅需要拍長(zhǎng)的一半來(lái)累積一個(gè)延遲光波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于POTDR的檢測(cè)系統(tǒng)的特性可通過(guò)使用瓊斯矩陣模型 (Jones matrix model)來(lái)理解。以下方程描述了旋轉(zhuǎn)光纖的性質(zhì)，且被稱為耦合模式方程。 以下描述可應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)光纖。注意，當(dāng)光纖旋轉(zhuǎn)幅值被設(shè)定為零時(shí)(無(wú)旋轉(zhuǎn)光纖)，以下描述也可適用。描述旋轉(zhuǎn)光纖的完全偏振性質(zhì)的耦合模式方程采取以下形式，
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)系統(tǒng)，包括⑴光纖，所述光纖具有(a)長(zhǎng)度L彡1km、(b)有效拍長(zhǎng)在IOm與200m之間以及(c)由標(biāo)準(zhǔn)差σ表征的在所述長(zhǎng)度L內(nèi)至少IOOm的任何距離上的拍長(zhǎng)均勻性，其中| ο |彡IOm ；(ii)OTDR，與所述光纖耦合，且包括(a)向所述光纖提供脈沖式輻射的輻射源和(b)能檢測(cè)由所述光纖反向散射回的輻射的檢測(cè)系統(tǒng)；(iii)位于所述光纖與所述檢測(cè)器之間的至少一個(gè)偏振器，以使反向散射的輻射在到達(dá)所述檢測(cè)器之前通過(guò)所述偏振器。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，I。I( 5m。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在光纖長(zhǎng)度L內(nèi)至少200m的任何距離上的拍長(zhǎng)均勻性由標(biāo)準(zhǔn)差。所表征，其中I σ I ( 10m。
4.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，L^ 5km。
5.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，光纖拍長(zhǎng)在20m與IOOm 之間。
6.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖具有偏振模式色散 PMD 彡 0. 05ps/km1/2。
7.如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖具有偏振模式色散 PMD 彡 0. 02ps/km1/2。
8.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖具有至少一個(gè)空氣孔，且所述纖芯與所述至少一個(gè)空氣孔之間的中心到中心間距在12 μ m與40 μ m之間。
9.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖的旋轉(zhuǎn)幅度在 1與10轉(zhuǎn)/分鐘之間，且旋轉(zhuǎn)周期在0. 8m與30m之間。
10.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖具有(a)長(zhǎng)度L> 2km、(b) 有效拍長(zhǎng)在20m與150m之間以及(c)由標(biāo)準(zhǔn)差σ表征的在所述長(zhǎng)度L內(nèi)至少IOOm的任何距離上的拍長(zhǎng)均勻性，其中I。I彡其中I σ I彡5m;以及偏振模式色散PMD彡0.03ps/ km"2。
11.如權(quán)利要求10所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖的偏振模式色散 PMD ( 0. Olps/km"2，拍長(zhǎng)在30m與IOOm之間，且具有由標(biāo)準(zhǔn)差σ表征的在光纖長(zhǎng)度上的拍長(zhǎng)均勻性，其中I σ I彡an。
12.如權(quán)利要求1-9和10-11所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖是旋轉(zhuǎn)周期為5m 和50m的旋轉(zhuǎn)光纖。
13.如權(quán)利要求12所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖是具有正弦旋轉(zhuǎn)循環(huán)的旋轉(zhuǎn)光纖。
14.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二偏振器。
15.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，來(lái)自所述輻射源的所述脈沖輻射和所述反向散射輻射通過(guò)所述偏振器。
16.一種用于檢測(cè)沿光纖長(zhǎng)度的干擾的方法，包括以下步驟(i)向一段長(zhǎng)度的光纖發(fā)射脈沖輻射，所述光纖具有(a)長(zhǎng)度L > 1km、(b)有效拍長(zhǎng)在 IOm與IOOm之間以及(c)由標(biāo)準(zhǔn)差σ表征的標(biāo)準(zhǔn)差σ表征的在所述長(zhǎng)度L內(nèi)至少IOOm的任何距離上的拍長(zhǎng)均勻性，其中|σ |≤10m；(ii)利用偏振敏感裝置測(cè)量通過(guò)所述光纖反向散射回的輻射； (iii)分析所述測(cè)得輻射的強(qiáng)度變化以產(chǎn)生與所測(cè)得的輻射在沿所述光纖長(zhǎng)度的特定位置處的實(shí)時(shí)變化有關(guān)的信息。
17.如權(quán)利要求16所述的用于檢測(cè)沿光纖長(zhǎng)度的干擾的方法，其特征在于，所述方法還包括獲得在光纖擾動(dòng)之前和之后反向散射光的強(qiáng)度，并分析它們之間的差的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的用于檢測(cè)沿光纖長(zhǎng)度的干擾的方法，其特征在于，所述方法包括確定光纖擾動(dòng)的位置的步驟。
19.如權(quán)利要求18所述的用于檢測(cè)沿光纖長(zhǎng)度的干擾的方法，其特征在于，所述方法利用(i)滑動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差軌跡；或(ii)自動(dòng)校正函數(shù)；以及其中所述軌跡或自動(dòng)校正函數(shù)利用窗口寬度W，其中50m< 2000m。
全文摘要
一種檢測(cè)系統(tǒng)(5)，包括(i)光纖，該光纖(12)具有(a)長(zhǎng)度L≥1km、(b)有效拍長(zhǎng)在10m與100m之間以及(c)在長(zhǎng)度L內(nèi)至少100m的任何距離上的拍長(zhǎng)均勻性由標(biāo)準(zhǔn)差σ所表征，其中|σ|≤10m；(ii)OTDR(10)，耦合至該光纖，并包括(a)向光纖提供脈沖輻射的輻射源、(b)能檢測(cè)通過(guò)光纖反向散射回的輻射的檢測(cè)系統(tǒng)以及(iii)位于該光纖與檢測(cè)器之間的至少一個(gè)偏振器(18)，以使反向散射的輻射在到達(dá)檢測(cè)器之前通過(guò)偏振器。
文檔編號(hào)G01L1/24GK102209888SQ200980144860
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2009年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者D·A·諾蘭, M-J·李, X·陳, 高周鉉 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司