引用本文:

尚秋峰,管帅,李玉洁. 单模光纤振动信号监测[J]. 光通信技术,2022,46(1):12-15.

单模光纤振动信号监测

尚秋峰,管 帅*,李玉洁

(华北电力大学 电子与通信工程系,河北 保定 071003)

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摘要:分布式光纤传感技术应用广泛,为了利用单模光纤中的双折射变化规律进行振动信号监测,综合考虑了单模光纤中波导形状双折射、应力双折射以及振动引起的动态应变双折射等因素,建立了基于琼斯矩阵和斯托克斯矢量分析方法的单模光纤振动监测模型,仿真和实验分析了模型对10 Hz正弦与方波振动信号的响应。仿真实验结果表明:该模型可以识别光纤所受振动信号的类型和频率。

关键词:单模光纤;双折射;琼斯矩阵;振动

中图分类号:TN256 文献标志码:文章编号:1002-5561(2022)01-0012-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.01.003

0 引言
       在实际应用中,光纤自身结构、外界环境变化等因素使得光纤中2个相互垂直的偏振模式的相位常数发生变化,引起光纤双折射效应,导致光波偏振态随机变化,对光纤传感技术的性能产生影响[1-3]。因此,双折射是光纤的重要物理特性。一方面,对光纤中双折射现象引起的偏振态进行控制可以很好地提高传感性能;另一方面,双折射变化灵敏,对传感光纤外部环境变化十分敏感,可以利用单模光纤中双折射的变化规律进行监测外界振动信号。因此,本文利用单模光纤中的双折射效应建立斯托克斯矢量模型、数值仿真模型,监测不同的振动信号。

4 结束语
       本文基于单模光纤中的双折射变化规律,建立了琼斯矩阵和斯托克斯矢量分析方法的振动监测模型,根据该模型中振动信号与受振动影响的输出光斯托克斯矢量S1之间的关系,获得了S1对不同频率的正弦和方波振动信号的响应。同时,仿真分析发现输入光的偏振角度的改变也会对S1峰值产生影响。仿真和实验结果均表明:该模型能够识别光纤所受振动信号的类型和频率,可以监测到外界振动的发生。