專利名稱：光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，具體而言，涉及一種可推斷出擾動(dòng)的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公知這樣的傳感器，其能夠檢測到沿著纜線或?qū)Ч軆?nèi)的一根或多根光纖的機(jī)械擾動(dòng)，以例如檢測到可能存在的竊聽企圖，或者另外提供安全的通信。然而，例如在地下纜線的情況下，整根纜線可能會(huì)由于通過大地傳播的聲波而受到非惡意的干擾。
公知的是，傳感器利用基于散斑圖(speckle pattern)的一種形式的干涉測量原理來進(jìn)行操作。為此，在要被感測的位置拼接一段多模光纖。當(dāng)光通過該多模部分時(shí)，其激發(fā)多個(gè)傳播模式，這些傳播模式然后在它們通過轉(zhuǎn)換回到單模光纖而被濾波的位置處干涉。該散斑圖的模式濾波對多模光纖的微干擾非常敏感，并導(dǎo)致變化的傳輸損失通過該部分，然后該變化的傳輸損失被檢測到。該方法的問題在于，其需要在所有要敏感化的點(diǎn)拼接專門的光纖，從而使得光纖鏈路不適用于標(biāo)準(zhǔn)的傳輸系統(tǒng)?？梢詫⒄麄€(gè)鏈路制成為多模光纖，并在端部處對散斑圖進(jìn)行濾波，但是這具有與單模情況下一樣的噪聲增大問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于感測干擾的光學(xué)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一波導(dǎo)部分以及第二波導(dǎo)部分，所述第一和第二波導(dǎo)部分相對于彼此并排布置；發(fā)射(launch)裝置，該發(fā)射裝置用于將第一信號和第二信號分別發(fā)射到所述第一波導(dǎo)部分和所述第二波導(dǎo)部分上，所述第一和第二波導(dǎo)部分光學(xué)耦合，以使所傳輸?shù)牡谝缓偷诙盘栔械拿恳粋€(gè)信號沿著所述第一和第二波導(dǎo)中的每一個(gè)波導(dǎo)行進(jìn)；以及組合裝置，該組合裝置用于組合所傳輸?shù)牡谝缓偷诙盘枺援a(chǎn)生組合信號，所述第一和第二信號彼此相關(guān)，以使得可以根據(jù)所述組合信號推斷所述第一或第二波導(dǎo)部分中的干擾。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，相對于由于所述第一和第二波導(dǎo)部分中的僅一個(gè)波導(dǎo)部分內(nèi)的干擾而導(dǎo)致的噪聲或其它信號，可以至少部分地抑制由于施加到兩個(gè)波導(dǎo)部分上的干擾而導(dǎo)致的噪聲或其它信號。因此，如果干擾有選擇地施加到所述波導(dǎo)部分中的一個(gè)波導(dǎo)部分上，則可更加容易地檢測到該干擾。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一和第二信號是彼此的副本。所述副本不必是完全一樣的復(fù)制品，而是可以有不同的幅值。然而，優(yōu)選的是，這些信號具有共同的相位變化。所述第一和第二信號可通過連續(xù)波光源產(chǎn)生，在這種情況下，連貫的第一和第二信號相互無縫地相接。另選的是，所述光源可以是脈沖源。


在所附權(quán)利要求中提供了本發(fā)明的其它方面?，F(xiàn)在將參照附圖以示例的方式更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)；圖2示出了另一光學(xué)系統(tǒng)；以及圖3示出了在圖1和圖2的系統(tǒng)中使用的信號處理系統(tǒng)的組件。
具體實(shí)施例方式
作為總體描述，參照圖1來說明差模折疊式Mach-Zehnder傳感器的工作原理。來自諸如超輻射發(fā)光二極管的寬帶光源或者來自摻鉺光纖放大器(EDFA)的放大自發(fā)發(fā)射(ASE)的信號‘x(t)’通過光隔離器連接到2×2光纖耦合器的輸入端口。光源的相干時(shí)間tc滿足以下不等式tc＜＜d＜＜L，其中，‘d’為通過整個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)路徑‘X’和‘Y’之間的差分延遲，而‘L’為單向傳輸光纖延遲(通常，tc為皮秒量級，‘d’為納秒量級，而‘L’為百微秒量級)。該耦合器將源信號分為兩個(gè)部分(這里假設(shè)在幅值上是相等的)，一個(gè)部分沿著路徑‘X’路由，另一部分沿著路徑‘Y’路由。圖中示出了路徑‘X’和‘Y’。路徑X從耦合器到反射鏡C，返回通過耦合器，并通過傳輸支路到反射鏡B，并再次返回。路徑Y(jié)從耦合器通過偏振控制器/擾頻器以及傳輸支路到反射鏡A，并再次返回。有許多通過該系統(tǒng)的路徑在圖中沒有示出，因?yàn)檫@些路徑對這里所描述的傳感器的操作沒有貢獻(xiàn)。在光纖路徑X和Y的沿著傳輸支路‘L’分別朝向反射鏡A和B的向外行程行進(jìn)的兩個(gè)波在時(shí)間上分開大約等于‘d’(幾納秒)的小差分延遲。因此，對所有的實(shí)用目的而言，如果這兩根傳輸光纖靠得非常近，則這兩個(gè)波將遇到基本相同的干擾信號。這是因?yàn)楦蓴_很可能具有在音頻范圍內(nèi)的頻率分量一對應(yīng)于以毫秒計(jì)的時(shí)間尺度。相同的情況也適用于所述兩個(gè)波在它們從反射鏡A和B反射后的返回行程上的情形。在返回到2×2耦合器時(shí)，所述兩個(gè)波再次分成為兩個(gè)部分。此時(shí)，我們僅關(guān)注來自路徑X的耦合到路徑Y(jié)上的光以及來自路徑Y(jié)的耦合到路徑X上(沿著相反方向)的光。顯然，先前在路徑X上的光的一半此時(shí)在路徑Y(jié)上行進(jìn)，反之亦然。傳輸部分內(nèi)的所述兩個(gè)傳播波之間的時(shí)間差仍然約為‘d’，從而它們將第二次遇到大致相同的擾動(dòng)，盡管是在約2L秒后的時(shí)間段。這一次，當(dāng)所述波返回到耦合器時(shí)，它們正好行進(jìn)了相同的X+Y總路徑延遲，從而它們相位相干并且將干涉測量地混合。這樣，導(dǎo)致所述兩個(gè)波之間的差分相移的任何干擾將使得耦合器所發(fā)出的光在所述兩個(gè)輸出端口處在幅值方面發(fā)生變化。對這種幅值調(diào)制進(jìn)行監(jiān)測，以確定干擾的性質(zhì)。顯然，可將監(jiān)測接收器放置在任一支路上并且位于沿著所選擇的支路的任何位置處，然而，由于光纖損耗，離耦合器越近則信號將最強(qiáng)。
更具體地說，圖1示出了光學(xué)系統(tǒng)10，其中可以感測到沿著第一光纖12或第二光纖14中的任一光纖的干擾(光纖12、14由粗線表示)。第一和第二光纖12、14分別連接到四端口(2×2)耦合器18的第一和第二端口24、26。寬帶光源16連接到耦合器18的第三端口22，而光纖30的插頭(stub)或其它短的部分連接到第四端口28。對每根光纖12、14、30，在耦合器18的遠(yuǎn)端設(shè)置有相應(yīng)的用于朝向耦合器18返回信號的反射器34、36、32。
耦合器18被設(shè)置為使得在第一或第四端口中的任一端口處輸入的光在第二和第三端口兩處輸出。同樣的，在第二或第三端口入射的光被輸出至第一和第四兩個(gè)端口。這樣，對于每個(gè)入射到端口的光學(xué)信號，都在耦合器18處有效地形成一對副本。在本示例中，耦合器為50:50耦合器，其以相同的程度將光耦合到第二和第三端口中的每一個(gè)端口(或第一和第四端口中的每一個(gè)端口)，盡管可以采用具有不同耦合比的耦合器。
第一和第二光纖12、14中的每根光纖都包括相應(yīng)的傳輸部分或“支路”12a、14a，以及連接部分12b、14b，光纖的傳輸部分12b、14b通過保持構(gòu)件而被相對于彼此地保持，該保持構(gòu)件例如為諸如公共套管38的公共管道。這些連接部分的長度不相等，從而導(dǎo)致在沿著傳輸支路12a、14a行進(jìn)的一對信號副本之間存在時(shí)間差。在圖1中，第一光纖的連接部分最長，從而形成位于耦合器18和傳輸部分12a之間的延遲線12b。這樣，相對于在第二光纖的傳輸部分中行進(jìn)的光學(xué)信號，延遲線12b對在第一光纖的傳輸部分中行進(jìn)的光學(xué)信號施加了一延遲。
為了理解系統(tǒng)10的操作，考慮由源16發(fā)送的光學(xué)信號的路徑是有幫助的。這些信號在到達(dá)耦合器18時(shí)被分為兩部分，不同的部分是另一部分的副本(盡管在本示例中，耦合器將信號分成為具有相等幅值的副本，但是這些副本的幅值不必是相等的)。一個(gè)副本通過路徑“X”路由，另一副本通過路徑“Y”路由(在圖1中由箭頭線表示路徑X和Y)。
沿著路徑X行進(jìn)的光在第四端口28處離開耦合器，該光在反射器32處被反射并沿著同一光纖在第四端口處返回到耦合器之前，沿著插頭部分30行進(jìn)。沿著路徑X行進(jìn)的光在第二端口26處離開耦合器，該光在通過第二光纖的端部處的反射器36而朝向耦合器返回之前，沿著第二光纖14行進(jìn)，具體地說通過傳輸部分14a行進(jìn)。沿著路徑Y(jié)行進(jìn)的光在第一端口24處離開耦合器，該光由反射器34在第二光纖的端部反射，在前向和反向的方向上沿著第一光纖12行進(jìn)。
如果在點(diǎn)P處(在該點(diǎn)P處，光纖在套管38內(nèi))向第一和第二光纖傳輸部分施加動(dòng)態(tài)干擾，則該干擾很可能對兩根光纖的傳輸特性具有相似的效果。這是因?yàn)閮筛饫w彼此靠得非常近，從而施加到套管上的干擾將對每根光纖導(dǎo)致幾乎相同的運(yùn)動(dòng)。因此，對兩根光纖來說，施加到在光纖內(nèi)行進(jìn)的信號上的相位變化很可能相同。
在兩個(gè)傳輸支路12a、14a上行進(jìn)的一對信號副本的差分延遲或者等效地為時(shí)間偏差被選擇為與預(yù)期發(fā)生干擾的時(shí)間尺度相比較小物理干擾很可能由于聲學(xué)振動(dòng)而產(chǎn)生，從而將發(fā)生在毫秒量級的時(shí)間尺度上，而差分延遲為納秒的量級。這樣，在耦合器18處產(chǎn)生的信號副本將在它們的向外行程(即，朝向反射器34、36)上響應(yīng)于點(diǎn)P處的動(dòng)態(tài)物理干擾而經(jīng)受基本相同的相位變化。同樣地，沿著第一光纖和第二光纖的信號很可能在它們朝向耦合器18的返回行程上經(jīng)受相同的干擾。
當(dāng)返回至耦合器18時(shí)，在第一和第二端口中的每一個(gè)端口處的信號將增加兩個(gè)另外的副本。為了理解系統(tǒng)的操作，考慮此時(shí)在相反方向上沿著路徑X和Y行進(jìn)的來自路徑X的耦合到路徑Y(jié)上的光以及來自路徑Y(jié)的耦合到路徑X上的光是有幫助的。在50:50耦合器的情況下，大約一半的先前在路徑X上的光此時(shí)在路徑Y(jié)上行進(jìn)，反之亦然。同樣，每根光纖中的信號副本之間的相對時(shí)間延遲與干擾的時(shí)間尺度相比較小，從而兩個(gè)信號響應(yīng)于P處的干擾而經(jīng)受相同的相位變化。因此，在信號第二次返回到耦合器時(shí)，每個(gè)信號行進(jìn)了相同的總路徑(每個(gè)都沿著路徑X和路徑Y(jié))。而且，每個(gè)信號由于其每次通過點(diǎn)P時(shí)受到的干擾而經(jīng)受了相同的累積相位變化。因此，第二次從路徑X和Y返回的信號是相位相干的，并且將干涉測量地混合即，兩個(gè)信號將同相，并且將在耦合器18處建設(shè)性地干涉。這是因?yàn)?，在每個(gè)向外和向內(nèi)的行程上，信號受到的干擾對于第一和第二光纖來說都是相同的(盡管對于沿著向外和向內(nèi)方向行進(jìn)的信號而言，光纖由于動(dòng)態(tài)干擾而引起的位移是不同的)。
然而，如果僅第一和第二光纖12、14中的一根光纖受到干擾，而第一和第二光纖中的另一根光纖不受干擾，則僅在路徑X和Y中的一條路徑上行進(jìn)的光將受到相位干擾，因此，從耦合器18輸出的信號將被改變?？梢栽谠O(shè)置在第一光纖內(nèi)的分接頭(tap)40處監(jiān)測該經(jīng)改變的信號，盡管該分接頭也可設(shè)置在第二光纖內(nèi)。盡管該分接頭可設(shè)置在沿著第一光纖的不同位置處，然而，由于光纖損耗，離耦合器較近則信號將最強(qiáng)。
光隔離器42位于源和耦合器18之間，以降低由于從耦合器朝向源返回行進(jìn)的光而在源中產(chǎn)生不穩(wěn)定性的可能性。所述源優(yōu)選為諸如超輻射發(fā)光二極管等的寬帶光源，所述信號可以由摻鉺光纖放大器的放大自發(fā)發(fā)射而產(chǎn)生。為了降低光纖中的偏振旋轉(zhuǎn)的不利影響，在耦合器18和第二光纖的感測部分14a之間，將偏振控制器/擾頻器44設(shè)置在第二光纖中。
分接頭40將連接到如圖3所示的信號處理系統(tǒng)29。該信號處理系統(tǒng)包括光接收器51，該光接收器連接到第一耦合級28，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；濾波器52，該濾波器用于從光接收器51接收電信號并對電信號進(jìn)行濾波；以及信號處理單元54，該信號處理單元用于對經(jīng)濾波的電信號進(jìn)行處理。在一個(gè)簡單的實(shí)施例中，該信號處理單元是放大器，例如音頻放大器。另選的是，該信號處理單元可以是如下描述的數(shù)字系統(tǒng)。
濾波器52與期望的信號帶寬相匹配，以使得外來噪聲最小。濾波器52通常具有大約100kHz的帶寬(盡管不同的帶寬也是可行的)。信號處理單元54被構(gòu)造成例如通過對干涉信號執(zhí)行傅里葉變換而對來自耦合級28的(經(jīng)濾波的)干涉信號進(jìn)行譜分析，從而將時(shí)間相關(guān)的干涉(組合)信號變換為具有形成該時(shí)間相關(guān)信號的頻率分量的頻譜。然后將所測量的頻譜與由光纖中的已知干擾導(dǎo)致的已知頻譜或特征(signature)進(jìn)行比較。該已知特征頻譜(或至少該特征頻譜的特征頻率分量)將被存儲(chǔ)在信號處理單元54的存儲(chǔ)部分55內(nèi)。
為了將測量頻譜與已知特征頻譜進(jìn)行比較，可通過信號處理單元54的處理器57執(zhí)行以下步驟(a)如果有大于閾值的頻率分量，則確定哪些頻率分量大于閾值，以及(b)確定這些頻率分量是否與已知特征頻譜的特征頻率分量一致(在一容限級別內(nèi))。這樣，對每個(gè)測量的頻譜，將針對每個(gè)所存儲(chǔ)的特征頻譜進(jìn)行相應(yīng)的比較步驟。如果僅特征頻譜的特征分量存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分55內(nèi)，則對每個(gè)特征頻譜存儲(chǔ)的信息可僅包括針對該頻譜的特征頻率的列表。然后，處理器57可以將測量頻譜的每個(gè)分量的相應(yīng)頻率值與特征頻譜的頻率值進(jìn)行比較。從而可產(chǎn)生表示測量頻譜與特征之間的相關(guān)程度的分值，如果該分值超過一閾值，則可以觸發(fā)警告。
為了確定相關(guān)程度，可進(jìn)行以下步驟(a)對測量頻譜的頻率分量，確定特征頻譜是否具有位于測量頻率分量的容限級別內(nèi)的頻率分量，如果發(fā)現(xiàn)匹配，則使分值計(jì)數(shù)器遞增；(b)對測量頻譜中的超過閾值的每個(gè)頻率分量，相對于該特征頻譜重復(fù)步驟(a)，在每次發(fā)現(xiàn)匹配時(shí)，使分值計(jì)數(shù)器遞增；以及(c)針對每個(gè)測量頻譜，相對于至少一個(gè)特征頻譜，將分值與分值計(jì)數(shù)器的最終值相關(guān)聯(lián)。
存儲(chǔ)部分55還可存儲(chǔ)與特征頻譜的各個(gè)頻率分量相關(guān)的幅值。處理器57于是可執(zhí)行更加復(fù)雜的算法，其中，在確定頻率頻譜和測量頻譜之間的相關(guān)程度時(shí)，在使分值計(jì)數(shù)器遞增時(shí)，要考慮到頻率值的相似性以及對應(yīng)分量的幅值。存儲(chǔ)部分55將優(yōu)選地被構(gòu)造為對在一時(shí)間間隔內(nèi)接收到的干涉信號進(jìn)行存儲(chǔ)，針對在各個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的各個(gè)捕獲或測量到的頻譜，進(jìn)行測量頻譜和特征頻譜之間的比較。如果檢測到干擾，則可在輸出端541處產(chǎn)生干擾信號。
圖1的光纖12b、14b的連接部分可連接至如圖2所示的具有多個(gè)傳輸光纖的現(xiàn)有光纖纜線(相同的組件具有相同的附圖標(biāo)記)。在圖2中，監(jiān)測裝置110通過相應(yīng)的波分耦合器120、140連接至光纖纜線鏈路380的相應(yīng)光纖12a、14a。來自源16的第一波長的感測信號在耦合器18處被分為多個(gè)副本，這些副本通過相應(yīng)的波分復(fù)用耦合器120、140而發(fā)射到相應(yīng)的光纖12a、14a上。在行進(jìn)到光纖的端部后，通過光纖各個(gè)端部處的相應(yīng)反射器使這些感測信號朝向監(jiān)測裝置返回。當(dāng)返回至波分復(fù)用耦合器120、140時(shí)，從各個(gè)光纖12、14提取感測信號。這樣，感測信號將沿著與圖1的路徑X和Y相對應(yīng)的路徑前進(jìn)，從而可采用感測信號來確定是否在被感測光纖12、14中的一根光纖而不是兩根光纖中引起了干擾。通信信號能以正常的方式在第二波長(不同于第一波長)下在第一和第二終端112、114之間傳播通過光纖12a、14a。在正被監(jiān)測的鏈路380部分之外的遠(yuǎn)點(diǎn)處，對于每個(gè)相應(yīng)的光纖設(shè)置有下游波分復(fù)用耦合器150、160，這些耦合器被設(shè)置為用作反射器，以朝向監(jiān)測裝置返回感測波長下的光。
企圖接入到這些光纖之一中以截取數(shù)據(jù)的竊聽者很可能不能使每根光纖按照完全相同的方式運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致將被檢測的感測信號的變化。相反地，在纜線380作為一個(gè)整體受到干擾(例如在纜線為地下纜線的情況下，由于地面的震動(dòng))時(shí)，光學(xué)監(jiān)測裝置的響應(yīng)將被抑制或至少減小，從而降低了發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)。
可利用該光學(xué)系統(tǒng)來安全地傳輸數(shù)據(jù)。在遠(yuǎn)程監(jiān)測站200處，數(shù)據(jù)被調(diào)制到第二光纖14上(另選的是，數(shù)據(jù)可被調(diào)制到第一光纖上)。將優(yōu)選地利用相位調(diào)制器202對該數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。因?yàn)橹挥醒刂@些光纖之一的信號被調(diào)制，所以將在接收機(jī)處以與檢測干擾類似的方式檢測到這些相位調(diào)制。在以上各個(gè)示例中，光纖12和13優(yōu)選地為單模光纖。
如根據(jù)以上實(shí)施例可以理解的那樣，在差分、共模抑制、干擾傳感器中采用了成對的光纖/纜線。在兩根光纖在物理上緊靠在一起時(shí)，它們將‘遭遇’到基本相同的干擾信號。然而，在它們分開或受到單獨(dú)干擾的情況下(例如由于某人試圖接入該光纖)，它們將遭遇到不同的信號。該系統(tǒng)用作折疊式干涉儀，并被設(shè)計(jì)成使得在兩根光纖‘遭遇’到相同干擾時(shí)其輸出最小。該共模抑制特性降低了背景噪聲的影響，但是在一根光纖受到不同于另一根光纖的干擾時(shí)具有高靈敏性。該共模操作可作用于同一光纖束或同一導(dǎo)管、纜線、子管道或管道中的兩根光纖，從而提供所需程度的區(qū)分。另選的是，所述兩根光纖可在連接盒(jointhousings)、人行道盒(footway box)等中分開，以使這些特定位置敏感化。然而，光纖沿著其長度對任何人試圖接入光纖保持敏感。
現(xiàn)在將根據(jù)以下系列的圖來概述差模折疊式Mach-Zehender傳感器的理論操作。
源相干時(shí)間τc滿足以下不等式
τc＜＜d＜＜L這樣，忽略高階反射項(xiàng)(其大小由于累積傳輸損耗而相對較小)，在耦合器的輸入端處的主要相干項(xiàng)由陰影區(qū)域給出。在接收機(jī)支路上，這些項(xiàng)變?yōu)?amp;alpha;→coh~RA.RB.RC.x{t-2d-4L}.exp{-(2d+4L).k}.exp{-jπ/2}/4=S.x{t-2d-4L}.exp{-jπ/2}]]>β→coh~RA.RB.RC.x{t-2d-4L}exp{-(2d+4L).k}.exp{-j3π/2}/4=S.x{t-2d-4L}.exp{-j3π/2}]]>其中，‘S’為表示總損失的標(biāo)量；S＝RA.RB.RC..exp{-(2d+4L).k}/4最終的強(qiáng)度I(t)由 給出，其變?yōu)镮(t)＝|αcoh|2+|βcoh|2+S2.|x{t-2d-4L}|2.exp{-jπ}+CC＝2.S2|x{t}|2.[1+Cos{π}]＝0(對于沒有干擾信號的特殊情況)已經(jīng)假設(shè)源x(t)為靜態(tài)隨機(jī)過程。
然而，在引入干擾時(shí)，輸出取決于支路A和B上的差分檢取(pick-up)。
在進(jìn)行一些繁瑣的代數(shù)推導(dǎo)后，可以得到
α→coh~S.x{t-2d-4L}.exp{-jπ/2}.exp{j[φm''(t-2(L+d))+φm'(t-d)]}]]>β→coh~S.x{t-2d-4L}.exp{-j3π/2}.exp{[φm'(t-2(L+d))+φm''(t-d)]}]]>其中，m’(t)＝mA(t-r).mA(t-2L+r)和m”(t)＝mB(t-r).mB(t-2L+r)分別是在支路A和B上誘導(dǎo)出的信號。
最終的強(qiáng)度I(t)為I(t)＝2.S2|x{t}|2.[1+Cos{φm”(t-2(L+d))+φm’(t-d)-φm’(t-2(L+d))-φm”(t-d)+π}]現(xiàn)在，如果由于緊密耦合而使得m’(t)＝m”(t)，則相位項(xiàng)抵消，從而I(t)＝0，然而，如果由于光纖分開或者僅干擾一個(gè)支路而使得m’(t)≠m”(t)，則導(dǎo)致了輸出信號。
由于干涉儀而產(chǎn)生的非相干項(xiàng)產(chǎn)生了低電平的背景自發(fā)性差拍噪聲(spontaneous-spontaneous beat noise)，可通過減少源的相干時(shí)間而使該自發(fā)性差拍噪聲最小化。多次沿著路徑X+Y行進(jìn)的高階反射信號的大小由于在光纖傳輸路徑和干涉儀中的損耗而顯著減小。
采用偏振控制器來校正已經(jīng)通過路徑X+Y的波在耦合器的輸入端處的偏振方向，并產(chǎn)生相位偏差來優(yōu)化相干混合過程?？蛇x的是，為了消除對任何可調(diào)節(jié)部分的需要，可由諸如光纖Lyot消偏器的偏振擾頻器來替代偏振控制器，不過系統(tǒng)的靈敏度有小的犧牲。
在傳輸鏈路L的端部處的反射鏡可以是未截止光纖連接器的簡單端部反射。至反射鏡A和B的傳輸支路中的任何一個(gè)或兩者可以是對數(shù)據(jù)服務(wù)采用公知WDM技術(shù)的波分復(fù)用的專用光纖或虛擬通道。
權(quán)利要求
1.一種用于感測干擾的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一波導(dǎo)部分和第二波導(dǎo)部分，所述第一和第二波導(dǎo)部分相對于彼此并排布置；發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置用于將第一信號和第二信號分別發(fā)送到所述第一波導(dǎo)部分和所述第二波導(dǎo)部分上，所述第一和第二波導(dǎo)部分光學(xué)地耦合，以使所述第一和第二信號中的每一個(gè)信號沿著所述第一和第二波導(dǎo)中的每一個(gè)波導(dǎo)行進(jìn)；以及組合裝置，該組合裝置用于光學(xué)地組合所傳輸?shù)牡谝缓偷诙盘?，從而產(chǎn)生組合信號，所述第一和第二信號彼此相關(guān)，從而可從所述組合信號推斷所述第一或第二波導(dǎo)部分中的干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一和第二信號分別具有不規(guī)則分量，所述第一和第二信號相關(guān)，使得所述不規(guī)則分量對于所述第一信號和第二信號是共有的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一和第二信號分別具有波形，所述不規(guī)則分量為相應(yīng)波形的不規(guī)則相位。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一和第二信號是彼此的副本。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，設(shè)置有延遲級，該延遲級被設(shè)置為在所傳輸?shù)牡谝缓偷诙盘栔g施加相對時(shí)間延遲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一和第二信號具有與它們相關(guān)的相位相干時(shí)間，并且其中所述相對時(shí)間延遲大于這些信號的所述相位相干時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述相對時(shí)間延遲比所述信號的所述相位相干時(shí)間大至少五倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述相對時(shí)間延遲比所述信號的所述相位相干時(shí)間大至少十倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，至少部分地通過與所述第一波導(dǎo)部分或所述第二波導(dǎo)部分一體地形成的另一波導(dǎo)部分來施加所述延遲。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置為沿著公共路徑傳輸所述第一和第二信號，以使所述第一和第二信號以彼此相反的方向沿著所述公共路徑行進(jìn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述公共路徑為閉合路徑。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一和第二波導(dǎo)部分分別由光纖的相應(yīng)部分形成。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射裝置包括光學(xué)耦合器裝置，該光學(xué)耦合器裝置用于將來自光源的輸入信號耦合到所述第一和第二波導(dǎo)，所述第一和第二信號由該輸入信號形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射裝置包括在所述耦合器裝置和相應(yīng)的第一和第二波導(dǎo)之間延伸的發(fā)射波導(dǎo)部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射波導(dǎo)部分與相應(yīng)的第一和第二波導(dǎo)部分一體地形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)被構(gòu)造為使得在使用時(shí)，所述光學(xué)耦合器裝置用來組合分別在第一和第二波導(dǎo)上傳輸?shù)牡谝缓偷诙盘枴?br> 17.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，設(shè)置反射器裝置來使光返回到所述組合裝置。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，設(shè)置公共通道，所述波導(dǎo)沿著該公共通道延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述通道由公共套管形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述通道由公共導(dǎo)管形成。
21.一種用于感測傳輸鏈路的第一波導(dǎo)部分或第二波導(dǎo)部分內(nèi)的干擾的感測設(shè)備，所述傳輸鏈路被設(shè)置為提供到所述感測系統(tǒng)的返回路徑，所述感測系統(tǒng)包括發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置用于將第一信號和第二信號分別發(fā)射到所述第一波導(dǎo)部分和所述第二波導(dǎo)部分上，所述第一和第二信號彼此相關(guān)；以及組合裝置，該組合裝置用于光學(xué)地組合返回的第一和第二信號，從而產(chǎn)生組合信號，所述第一和第二信號彼此相關(guān)，從而可從所述組合信號推斷所述第一或第二波導(dǎo)部分中的干擾。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的感測設(shè)備，其中，所述鏈路為光纜，或者是容納有多根光纖的導(dǎo)管。
23.一種感測傳輸鏈路的第一波導(dǎo)部分或第二波導(dǎo)部分內(nèi)的干擾的方法，所述第一和第二波導(dǎo)部分以并排的方式布置，所述方法包括以下步驟分別將第一信號和第二信號引入到所述第一波導(dǎo)部分和所述第二波導(dǎo)部分上，所述第一和第二信號彼此相關(guān)；傳輸所述第一和第二信號，使得所述第一和第二信號中的每一個(gè)信號沿著所述第一和第二波導(dǎo)部分中的每一個(gè)波導(dǎo)部分行進(jìn)；組合所述第一和第二信號，以產(chǎn)生組合信號；以及從所述組合信號推斷干擾的存在。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的感測干擾的方法，該方法包括以下步驟在所述第一和第二信號之間引入時(shí)間偏差，使得在所述第一和第二信號沿著所述波導(dǎo)部分行進(jìn)時(shí)所述第一和第二信號有偏差，并且其中所述干擾在大于所述時(shí)間偏差的時(shí)間尺度上變化。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的感測干擾的方法，其中，所述干擾為聲學(xué)干擾。
26.一種確定第一波導(dǎo)是否相對于第二波導(dǎo)被干擾的方法，所述方法包括以下步驟產(chǎn)生成對的信號副本，每一對信號副本都包括第一信號和第二信號；沿著第一路徑傳輸所述第一信號；沿著第二路徑傳輸所述第二信號，其中所述第一和第二路徑分別部分地沿著所述第一和第二波導(dǎo)中的每一個(gè)波導(dǎo)延伸；以及組合已經(jīng)沿著所述第一和第二路徑行進(jìn)了的各對第一和第二信號。
27.一種用于相對于第二波導(dǎo)中的干擾感測第一波導(dǎo)中的干擾的差分感測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有用于產(chǎn)生第一信號和第二信號的裝置，所述第一和第二信號是彼此的副本；用于沿著第一路徑引導(dǎo)所述第一信號以及沿著第二路徑引導(dǎo)所述第二信號的導(dǎo)向裝置，所述第一和第二路徑分別部分地沿著所述第一和第二波導(dǎo)中的每一個(gè)波導(dǎo)延伸；以及組合裝置，該組合裝置用于組合已經(jīng)沿著所述第一和第二路徑行進(jìn)了的第一和第二信號。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的差分感測系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)向裝置以及所述組合裝置共同包括耦合器裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的差分感測系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)向裝置包括反射器裝置，所述第一和第二波導(dǎo)分別在所述反射器裝置和耦合器裝置之間延伸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學(xué)系統(tǒng)，涉及一種干擾感測系統(tǒng)，尤其涉及一種可推斷出干擾的光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一波導(dǎo)部分和第二波導(dǎo)部分，所述第一和第二波導(dǎo)部分相對于彼此并排布置；發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置用于將第一信號和第二信號分別發(fā)射到第一波導(dǎo)部分和第二波導(dǎo)部分，第一和第二波導(dǎo)部分光學(xué)地耦合，以使所傳輸?shù)牡谝缓偷诙盘栔械拿總€(gè)信號沿著第一和第二波導(dǎo)中的每個(gè)波導(dǎo)行進(jìn)；以及組合裝置，該組合裝置用于組合所傳輸?shù)牡谝缓偷诙盘?，以產(chǎn)生組合信號，第一和第二信號彼此相關(guān)，從而可從組合信號推斷第一和第二波導(dǎo)部分中的任一波導(dǎo)部分中的干擾。由于施加到兩個(gè)波導(dǎo)部分上的干擾而導(dǎo)致的噪聲或其它信號將被至少部分地抑制。
文檔編號G01D5/26GK101080612SQ200580043605
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者彼得·希利, 埃德蒙·塞爾焦·羅伯特·希科勞 申請人:英國電訊有限公司