一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的方法及系统

摘要

本发明公开了一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的方法,在只存在线性双折射的光纤中，通过输入光源打入一个完全偏振的脉冲，并于脉冲输入端记录下光纤上各个点的后向瑞利散射光偏振态；依次将记录的后向瑞利散射光偏振态每三个分为一组，共分为Q组。对第N组的传输矩阵求解时，可以运用光纤偏振主轴变化缓慢的性质列出方程组；利用数值分析方法求解方程组得出多个解，再利用偏振传输矩阵的性质对得到的多个解进行筛选，筛选后每次可求得方程组唯一的解M_x(N)；不断更新M_A的值进行迭代，得到每一个脉冲宽度的光纤所对应的偏振传输矩阵。本发明无需对输入偏振态进行精细的参数选择，只用一个偏振态即可完成全部操作，硬件构成简单，对于分布式光纤参数测试与分布式光纤传感具有很大的应用前景。

主权项

一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的方法,其特征在于，在只存在线性双折射的光纤中，通过输入光源打入一个完全偏振的脉冲，并于脉冲输入端解调出光纤上各个点的后向瑞利散射光偏振态；依次将解调出的后向瑞利散射光偏振态每三个分为一组，共分为Q组；对第N组的传输矩阵求解，设定(3N‑3)Δz到(3N‑2)Δz段、(3N‑2)Δz到(3N‑1)Δz段及(3N‑1)Δz到(3N)Δz段所对应的偏振传输矩阵分别是M_3N‑2、M_3N‑1及M_3N，由于光纤的偏振主轴变化缓慢，则有M_3N‑2＝M_3N‑1＝M_3N＝M_x(N)，其中M_x(N)为第N组的传输矩阵，Δz为脉冲宽度，N为1到Q的正整数，此时列出以下方程组：$\left\{\begin{array}{c}{S}_B^0(3N-2)=M_A·M_x^2\left(N\right)·M_A·S_{in}\\ S_B^0(3N-1)=M_A·M_x^4\left(N\right)·M_A·S_{in}\\ S_B^0\left(3N\right)=M_A·M_x^6\left(N\right)·M_A·S_{in}\end{array}\right.$方程组中，M_A＝M_3N‑3·M_3N‑4…M₂·M₁＝M_x³(N‑1)…M_x³(1)；S_in为输入光的偏振态；S_B⁰(3N‑2)表示与0点距离(3N‑2)Δz的点散射回0点的后向瑞利散射光偏振态；S_B⁰(3N‑1)表示与0点距离(3N‑1)Δz的点散射回0点的后向瑞利散射光偏振态；S_B⁰(3N)表示与0点距离(3N)Δz的点散射回0点的后向瑞利散射光偏振态；利用数值分析方法求解以上方程组得出多个解，并利用偏振传输矩阵的性质对得到的多个解进行筛选，筛选后每次可求得方程组唯一的解M_x(N)；不断更新M_A的值进行迭代，则可得到光纤上偏振传输矩阵的分布，即得到每一个脉冲宽度的光纤所对应的偏振传输矩阵。