V01．34
No．2
2012
第34卷第2期
2 0
铁
道
学
报
1
0F
JOURNAL
CHlNA RAILWAY SOCIETY
2年2月
February
文章编号：1001—8360(2012)02—0047—05
基于压电偏振控制器辅助POTDR的
光纤弯曲半径测量研究
超1
杨双收1，吴重庆2，李政勇1，高凯强1，尚
(1．北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室，北京100044；
2．北京交通大学光信息科学与技术研究所，北京 100044)
摘要：利用压电偏振控制器辅助POTDR(PPC-assisted POTDR)测量光纤不同弯曲半径下的双折射分布。在
光纤弯曲半径不变的情况下，双折射系数仍然是一个随机变量，因此通过计算双折射系数并不能估算弯曲半径，
必须对光纤进行多圈弯曲，通过平均双折射系数计算弯曲半径。提出引用计算被测弯曲半径的光纤双折射系数
的分布函数与标准弯曲光纤(光纤标准弯曲半径为8 em)双折射系数分布函数的相关系数，来估算光纤的弯曲
半径。这种方法有利于在光纤弯曲很复杂的情况下确定光纤的弯曲位置和弯曲半径。
关键词：光纤传感器；压电偏振控制器辅助POTDR；相关系数；双折射；弯曲半径
中图分类号：TN253；TP212．14
文献标志码：A
doi：10．3969／j．issn．1001—8360．2012．02．008
Measurement of Bend Radius Based on PPC—assisted POTDR
YANG Shuang—shoul，WU
Cha01
Chong—qin92，LI Zheng—yon91，GAO Kai—qian91，SHANG
of Luminescence and
Information of
of
100044，China
(1．Key Laboratory
Optical
Ministry
Education，Beijing Jiaotong University，Beijing
100044。China)
Technology，Beijing Jiaotong University。Beijing
2．Institute of
Information
and
Science
Optical
Abstract：The piezoelectric—polarization—controller—assisted POTDR(PPC—assisted POTDR)iS used to measure
distribution under different bend radii．When the fiber bend radius is
invariant，the birefrin—
birefringence
kept
remains
gence
a
random
the bend radius cannot be estimated
the
variable，SO
by calculating
birefringence．The
bend radius can be calculated
the
when the fiber is
in multi—circles．The
by
average birefringence
arranged
bend
radius is estimated
the correlation coefficient of the
between the under—test bend
by calculating
birefringence
and standard curve
radius
radius(8 cm)．This method will
US to determine the bend location and bend radi—
help
US when the bend
is small
or the bend radius is
distributed
the fiber．
length
sensors；PPC—assisted POTDR；correlation
optics
enough
randomly
along
radius
words：fiber
Key
coefficient；birefringence；bend
当光在光纤中传输时，处于理想状况下的单模光
人利用矢量波方程进行了分析口]。
纤，可以在很长距离内保持偏振态不变。但是，由于芯
分布式光纤传感器是近年来大量研究的热点课
题，其原因是分布式光纤传感技术可以测量物理量
沿光纤长度上的分布。分布式光纤传感技术主要基
于光时域反射技术或光频域反射技术，它利用光纤
中的背向散射光测量外界扰动。光纤中的散射一般
包括拉曼散射、布里渊散射和瑞利散射3种。1981
年Rogers提出基于偏振敏感的光时域反射技术
(POTDR)[4]，其原理是通过测量光纤中瑞利散射光
的偏振态来测量其双折射分布，进而得到沿光纤长
度分布的外部环境变化，如应力、温度、磁场、电场
等。自从提出POTDR以来，已有很多文章对POT—
层非圆性、机械应力以及弯曲的存在，单模光纤变为一
种双折射介质，而双折射引起的模式场变化，通常用拍
长、平均传输常数以及主轴矩阵3个量描述[1]。Ul—
rich等对于弯曲引起的平均双折射进行了分析和测
量[2]。对于包层内由于弯曲引起的双折射，Block等
收稿日期：2010—03—02：修回日期：2010-11-09
基金项目：国家自然科学基金(60877057，60907027)
第一作者：杨双收(1981一)，男，河北海兴人，博士研究生。
E—mail：．corn．cn
通讯作者：吴重庆(1944一)，男，重庆人，教授。
E—mail：．edu．cn
万方数据
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