一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的方法及系统与流程

技术特征：

1.一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。

2.根据权利要求1所述的一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的方法,其特征在于，所述多个解进行筛选时，应同时满足以下筛选条件：

①传输矩阵为正交矩阵，即M_x^TM_x＝I，I为4×4的单位矩阵；

②传输矩阵中所有的元素都为实数，且所有元素的绝对值不大于1；

③因为传输矩阵的正整数次幂与其本身具有相同的对称性与相同的正负号分布，所以M_x与M_x²具有相同的形式；

④穆勒矩阵的所有元素应满足其相应的三角函数关系。

3.根据权利要求2所述的一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的方法,其特征在于，所述筛选条件④中，包括以下两点：

a.因Δz足够小，所以cos(γ)大于0，因此穆勒矩阵中对角线的元素m₁₁，m₂₂和m₃₃一定大于或等于0；

b.若m₃₁和m₃₂具有相同的符号，则m₂₁与m₁₂都必须为负数；若m₃₁和m₃₂具有不同的符号，则m₂₁与m₁₂都必须为正数。

其中，

m₁₁表示待求穆勒矩阵中位于第二行第二列的元素；

m₂₂表示待求穆勒矩阵中位于第三行第三列的元素；

m₃₃表示待求穆勒矩阵中位于第四行第四列的元素；

m₁₂表示待求穆勒矩阵中位于第二行第三列的元素；

m₂₁表示待求穆勒矩阵中位于第三行第二列的元素；

m₃₁表示待求穆勒矩阵中位于第四行第二列的元素；

m₃₂表示待求穆勒矩阵中位于第四行第三列的元素。

4.根据权利要求1所述的一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的方法,其特征在于，所述输入光源具有可产生功率和脉宽可调的脉冲的特性。

5.根据权利要求1所述的一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的方法,其特征在于，所述输入光源的输入光为可获得具体偏振态数值的完全偏振光，且输入光源的输入光的偏振态具有可以被调节的特性。

6.一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的系统,其特征在于，该系统包括顺次连接的输入光产生单元(1)、偏振控制单元(2)、保偏光环形器(3)及待测光纤(4)，所述保偏光环形器(3)还连接有偏振分析模块(5)；

其中，

所述输入光产生单元(1)发出光信号作为入射光；

所述偏振控制单元(2)将入射光变为特定偏振态的完全偏振光；

所述完全偏振光通过保偏光环形器(3)的端口1输出至端口2进入待测光纤(4)；

所述待测光纤(4)的后向瑞利散射光从保偏光环形器(3)的端口2输出至端口3；

所述保偏光环形器(3)的端口3与所述偏振分析模块(5)连接，并通过偏振分析模块(5)对后向瑞利散射光进行采样和数据记录。

7.根据权利要求6所述的一种分布式测量光纤偏振传输矩阵的系统,其特征在于，上述所有元器件之间均采用保偏光纤进行连接。