CN110492927A - 一种基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于岸基探测的有电中继海底光缆扰动监测系统，探测光源的调频探测光信号经下行中继放大器、光纤干涉仪进入下行传输光纤。探测光信号在每个中继段光纤中产生的后向瑞利散射信号在光纤干涉仪与本地光信号相干，产生该中继段海底光缆的扰动监测信号，经此中继段的滤波器和光纤耦合器复用进入上行传输光纤，经上行中继放大器中继传输，回传到解调设备。解调设备根据波长或脉冲前沿时间区分各段的扰动监测信号，并对数据分析解调，预警各段海底光缆的安全状态。本发明基于OFDR技术实现分段检测海底光缆扰动、并将扰动监测光信号直接回传到岸基解调设备，实现了1000km以上的长跨距有电中继海底光缆的扰动监测和定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式光纤传感系统，具体涉及用于长跨距物理安全监测的一种基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统。
背景技术
海底光缆是铺设在海底的通信传输线缆，是国际互联网和其他水下光网络的重要组成部分。但是海底光缆很容易受损，如地震、船锚及渔网等均有可能破坏海底光缆，甚至还可能有人为破坏。目前有电中继海底光缆的每一段都接有一个中继放大器，以补偿光信号在此段光纤上的传输损耗，将光信号放大至原有功率水平。此类有电中继海底光缆一般采用COTDR(Coherent Detection OTDR相干检测光时域反射计，OTDR Optical TimeDomain Reflectometer，光时域反射仪)实现光纤链路的健康检测，具有检查整个光纤链路上各放大器的信号增益、光缆是否断裂以及对断点定位等功能。
但COTDR不能实现类似φ-OTDR的光缆扰动监测功能，也就无法对破坏行为实时预警，无法为制止破坏行为提供技术保障。
当前陆地上使用的光缆扰动监测技术，最大仅支持约100km的监测范围，双端检测也仅能达到200km,无法跨过海底光缆的中继放大器，无法满足有电中继海底光缆超长跨距监测范围的要求。
光频域反射仪OFDR是1990年代逐步发展起来的一种高分辨率的光纤测量技术，与常用的光时域反射仪OTDR不同的是，OTDR通过发射时域脉冲信号、检测脉冲飞行时间、利用脉冲飞行时间和目标距离成正比的关系进行光纤诊断测量，而OFDR通过发射连续调频激光信号、检测目标反射光与本振光的差拍频率、利用差拍频率和目标距离成正比的关系进行光纤诊断测量。OFDR比OTDR灵敏度高、分辨率高，但OFDR的调频光源技术难度大、成本高，扰动信号的相位解调难度大，因此目前尚未见用于海底光缆扰动监测的报道。
目前研发的基于水下采样的有中继海底光缆扰动监测系统，采用OFDR技术，岸基光源发射的探测光信号跨中继下行传输，分段检测海底光缆扰动，每段分别以数字采样回传的方式，实现了1000km以上的长跨距有电中继海底光缆的扰动监测。其中，采用调频连续波技术的水下采样有中继海底光缆扰动监测系统比OTDR延伸技术的下行探测光信号的平均功率大，光信号放大的信噪比更高，更适合跨中继的长距离探测。然而，使用数字采样回传，将不得不在海底中继放大器或水下节点内增加有源模块，降低了海底中继器或水下节点的可靠性。
采用连续的调频光源作为下行探测光信号，若以扰动监测的模拟光信号直接回传，存在着各分段扰动监测光信号差拍频谱及光波长重叠、单纤无法进行复用的问题。如果每个中继段的扰动监测光信号独占一根光纤回传，则过度占用海底光缆的光纤资源，海底光缆系统难以支持。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于岸基探测的有电中继海底光缆扰动监测系统，其基于OFDR技术，探测光源输出调频的探测光信号接入下行传输光纤，每个中继段的下行传输光纤在中继放大器之后接有光纤干涉仪，然后经下行传输光纤连接至下一个中继放大器。探测光信号在每个中继段下行传输光纤中产生的后向瑞利散射信号、与光纤干涉仪的本地光信号相干，产生该中继段海底光缆的扰动监测信号，接入此中继段的滤波器，再经此中继段的光纤耦合器进入上行传输光纤的上行中继放大器，最终由上行传输光纤回传到解调设备。解调设备根据波长或脉冲前沿时间区分各段的扰动监测信号，并对数据分析解调，预警各段海底光缆的安全状态。本发明实现分段检测海底光缆扰动、并将扰动监测光信号直接回传到岸基解调设备，实现了1000km以上的长跨距有电中继海底光缆的扰动监测和定位。
本发明设计的一种基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，包括探测光源、中继放大器、光纤干涉仪和解调设备，探测光源输出的探测光信号接入海底光缆下行传输光纤，所述下行传输光纤每一段先接一个下行中继放大器，将探测光信号放大至探测光源发射的功率水平，以保证长距离传输；下行中继放大器之后接有光纤干涉仪，然后连接本段下行传输光纤；两个相邻下行中继放大器之间的光纤长度小于或等于100km，称为中继段；本系统的各中继段还包括滤波器和光纤耦合器，探测光源发出的探测光信号进入光纤干涉仪分为两束，一束沿本段下行传输光纤进行下行传输，另一束作为本地光信号；在该中继段下行传输光纤产生的后向瑞利散射信号在光纤干涉仪与本地光信号相干，产生该中继段海底光缆的扰动监测信号，本段光纤干涉仪输出的扰动监测信号接入此中继段的滤波器，滤波器选择的相应波长的扰动监测信号经此中继段的光纤耦合器进入上行传输光纤的上行中继放大器，最终由上行传输光纤回传，经采样设备数字采样后传输到解调设备，采样设备包括光电转换和模数转换模块，将光信号光电转换为电信号，再模数转换为数字信号。解调设备区分各段的扰动监测信号，并对数据分析解调，预警各段海底光缆的安全状态。
所述探测光源为多波长窄线宽调频连续波光源，其波长数等于海底光缆中继段的数量n，其光纤内的相干长度大于2倍的海底光缆中继段长；所述各中继段透射不同波长的滤波器种类等于n，按照探测光信号下行传输的顺序安排各中继段滤波器的透射波长，每个中继段的滤波器选择透射一种波长的扰动监测信号，即每个中继段的扰动监测信号都是某种波长的连续光信号，各中继段不同波长的扰动监测信号被各段的光纤耦合器波分复用于同一上行传输光纤。解调设备根据波长分辨不同中继段的扰动监测信号。
或者所述探测光源为单波长脉冲调频光源，探测光源的脉冲宽度为1倍的海底光缆中继段的往返延时；脉冲周期大于待监测的有中继海底光缆的全跨距的往返延时；探测光信号在某个中继段的下行传输光纤产生的后向瑞利散射信号与本地光信号相干，探测光信号的脉冲上升沿进入光纤干涉仪，输出扰动监测光信号，当探测光信号的脉冲下降沿进入光纤干涉仪，相当于本地光信号不复存在，因此相干产生的扰动监测信号是与探测光源的探测光信号脉冲宽度相等的脉冲信号，由于脉冲的宽度与海底光缆中继段往返的延时相等，保证了海底光缆中继段最远处的后向瑞利散射信号也能相干接收。且由于光信号在各中继段往返传输长度不同，产生的延时不同，相邻中继段的扰动监测信号脉冲的前沿相差一个脉冲宽度，各中继段的扰动监测信号由各段的光纤耦合器依次合束于同一上行传输光纤，拼接成为一连串的不重叠的脉冲信号，解调设备根据脉冲前沿时间分辨不同中继段的扰动监测信号。
因为各个中继段下行传输光纤各点的后向瑞利散射信号的相干外差积分时间与距离干涉仪的长度之间呈反向比例关系，即距离越远，其相干外差积分时间越短，不利于中继段内与光纤干涉仪距离较远的光纤的扰动探测。为此采用波分复用和时分复用结合的方案。
所述探测光源为m个波长调频脉冲光源，2≤m＜n，探测光源的脉冲宽度为m倍的海底光缆中继段的往返延时；脉冲周期大于待监测的有中继海底光缆的全长的往返延时；m种滤波器依次循环配置于各中继段，各相邻中继段的滤波器选择透射不同波长的本段扰动监测信号，相同波长的扰动监测信号因所处中继段的位置不同故脉冲时延不同，避免相同波长的监测脉冲信号的相邻扰动在时域叠加。光纤耦合器则将波长不同、时延不同的扰动监测信号合束，即经波分复用和时分复用将各中继段的扰动监测信号复用于同一上行传输光纤。解调设备根据波长和脉冲前沿时间分辨不同中继段的扰动监测信号。
探测光源的脉冲宽度稍小于中继段往返延时的m倍，脉冲宽度与m倍中继段往返延时的差为20纳秒至1微秒。以使相邻中继段的探测光信号的脉冲之间保留一定的时间缝隙，避免相邻中继段扰动监测信号的脉冲重叠，便于区分不同中继段的扰动监测信号。
最佳方案m＝2，即所述探测光源为双波长调频脉冲光源，2种滤波器交替配置于各中继段，相邻中继段的滤波器输出波长不同的扰动监测信号，光纤耦合器将波长相同延时不同的扰动监测信号合束，时分复用于同一上行传输光纤。
各中继段下行传输光纤的长度为60～100km。
所述光纤干涉仪为包括2×2光纤耦合器和光纤反射镜的迈克尔逊干涉仪。探测光信号接入2×2光纤耦合器的第1端口，分为2束，其中一束由2×2光纤耦合器的第3端口输出，接入下行传输光纤继续下行传输，所产生的后向瑞利散射信号由该第3端口返回2×2光纤耦合器；2×2光纤耦合器分出的另一束探测光信号由2×2光纤耦合器的第4端口输出到达光纤反射镜后被反射回2×2光纤耦合器作为本地光信号，本地光信号与后向瑞利散射信号相干，干涉信号由2×2光纤耦合器第2端口输出作为本段海底光缆的扰动监测信号。
或者所述光纤干涉仪为MZ光纤干涉仪(Mach-Zehnder干涉仪，马赫-曾德尔干涉仪)包括光纤分路器、光纤环形器和3dB光纤耦合器的光纤干涉仪，光纤分路器的分光比为(5/95)～(50/50)，探测光信号在光纤分路器分为2路，其中一路大分光比的光信号接入光纤环形器的第一端口，之后由光纤环形第二端口输出，接入下行传输光纤继续下行传输；光纤分路器输出的小分光比的光信号作为本地光信号接入3dB光纤耦合器；探测光信号在下行传输光纤上产生的后向瑞利信号由其第二端口返回到光纤环形器，并由光纤环形器的第三端口端接入所述3dB光纤耦合器与本地光信号相干，3dB光纤耦合器输出的干涉信号为本段下行传输光纤的海底光缆扰动监测信号。
所述探测光源、解调设备及第一中继段的中继放大器、光纤干涉仪、滤波器、光纤耦合器和上行中继放大器为本端的岸基设备。
本系统增加分支海光缆的扰动监测支路。主干海底光缆的某个中继段接入的分支设备连接1条或2条分支海光缆，探测光源对应增加1个或2个波长的探测光信号以用于分支海光缆的扰动监测，探测光信号在分支设备的1×2光纤分路器分为2路，一路沿主干海底光缆的下行传输光纤继续下行传输，另一路进入下行波分复用器，将各分支海光缆的探测光信号解波分，并波分复用至各分支海光缆的下行传输光纤，接入各分支海光缆的光纤干涉仪，探测光信号经过各分支海光缆光纤干涉仪后沿各分支海光缆继续下行传输，在各分支海光缆上产生的后向瑞利散射信号与其本地光信号在分支海光缆的光纤干涉仪相干得到该分支海光缆此段的扰动监测信号，各分支海光缆的扰动监测信号接入上行波分复用器进行滤波和合波，经一根光纤进入主干海底光缆该中继段的光纤耦合器，与主干海底光缆上的其它扰动监测信号复用。
当主干海光缆上串联有N个分支设备，当每个分支设备所接的分支海光缆的长度小于或等于主干海底光缆上两个相邻分支设备之间的距离时，采用波分复用和时分复用结合的方法传输分支海光缆的扰动监测信号，即探测光源增加的探测光信号波长的数量与一个分支设备上最大分支缆的数量相等，探测光信号的脉冲宽度等于主干海底光缆上两个相邻分支设备延时的2倍，或大于分支海光缆的2倍延时、小于两个相邻分支设备延时的2倍，以满足分支海光缆相干外差积分时间足够长，且两个相邻分支设备的扰动监测信号的脉冲不会重叠在一起。
当分支设备所接的分支海光缆的长度大于主干海底光缆上两个相邻分支设备之间的距离、以及分支海光缆也采用多段中继放大的结构时，按类似主干海底光缆的波分复用和时分复用结合的方法，每条分支海光缆增加2个波长的调频脉冲探测光信号，每条分支海光缆的多中继段的扰动监测信号经时分复用及波分复用，经主干海底光缆该中继段的光纤耦合器，与主干海底光缆上的其它扰动监测信号一起复用在主干海底光缆上的上行传输光纤，传输至岸基解调设备。即保证长距离分支海光缆上的后向瑞利散射信号有足够的相干外差积分时间，又不会造成扰动监测脉冲信号重叠。
与现有技术相比，本发明一种基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统的有益效果是：1、克服了海底光缆扰动监测系统不能透过海底光缆各段的中继器的问题，将海底光缆扰动监测系统的探测距离从100km以内提高到数千公里，满足了长跨距海底光缆物理安全实时监测的要求；2、无需数字采样模块，也就不需要增加海底的有源设备，本监测系统为水下全程光信号传输；3、支持波分复用，最多只占用海底光缆的一对光纤，或仅占用一对光纤的几个信道；4、支持海底光缆的分支海光缆的扰动监测；完成主干缆扰动监测的同时实现对其分支海光缆的扰动监测；5、基于OFDR技术的本发明方案不仅可以完全替代COTDR设备，还可完成实时扰动监测定位和海缆故障点定位，本设备在单位时间内的相干积分时间是COTDR相干积分时间的1000倍以上，可以在秒级时间内完成相干信号的采样和信号处理，相对于COTDR的十分钟量级的响应速度，本设备大大提升了设备的响应速度和响应灵敏度。
附图说明
图1为本基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例1的结构示意图；
图2为本基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例1的迈克尔逊光纤干涉仪结构示意图；
图3为本基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例2的MZ光纤干涉仪结构示意图；
图4为本基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例2的双波长扰动监测脉冲时域结构示意图；
图5为本基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例2探测光信号脉冲宽度为1倍中继段双向传输延时，扰动监测信号的脉冲内中继段光纤长度与相干外差积分时间的关系曲线图；
图6为本基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例2探测光信号脉冲宽度为2倍中继段双向传输延时，扰动监测脉冲内光纤长度与相干外差积分时间的关系图；
图7为本基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例3的结构示意图。
具体实施方式
基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例1
本基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例1结构示意图如图1所示，探测光源输出的探测光信号接入第Ⅰ中继段的中继放大器下行EDFAⅠ，再接入光纤干涉仪Ⅰ，之后连接第Ⅰ段下行传输光纤，探测光信号在第Ⅰ中继段下行传输光纤产生的后向瑞利散射信号与光纤干涉仪Ⅰ的本地光信号相干，产生的该中继段海底光缆的扰动监测信号，光纤干涉仪Ⅰ输出的扰动监测信号接入第Ⅰ中继段的滤波器Ⅰ，滤波器Ⅰ选择的相应波长的扰动监测信号经第Ⅰ中继段的光纤耦合器Ⅰ进入上行传输光纤的上行中继放大器上行EDFAⅠ，最终由上行传输光纤回传到采样设备，经数字采样输出到解调设备。
第Ⅱ中继段的结构与第Ⅰ中继段相同，根据海底光缆的总跨度配置n个中继段。本例各中继段的下行传输光纤长度为60～100km。
本例光纤干涉仪为包括2×2光纤耦合器和光纤反射镜的迈克尔逊干涉仪，如图2所示。探测光信号接入2×2光纤耦合器的第1端口a，分为2束，其中一束由2×2光纤耦合器的第3端口c输出，接入下行传输光纤继续下行传输，所产生的后向瑞利散射信号由该第3端口c返回2×2光纤耦合器；2×2光纤耦合器分出的另一束探测光信号由2×2光纤耦合器的第4端口d输出到达光纤反射镜后被反射回2×2光纤耦合器作为本地光信号，本地光信号与后向瑞利散射信号相干，干涉信号由2×2光纤耦合器第2端口b输出作为本段海底光缆的扰动监测信号。
本例探测光源为多波长窄线宽调频连续波光源，其波长数等于海底光缆中继段的数量n，其光纤内的相干长度大于2倍的海底光缆中继段长；所述各中继段透射不同波长的滤波器种类等于n，每个中继段的滤波器选择透射一种波长的扰动监测信号，各中继段不同波长的扰动监测信号被各段的光纤耦合器波分复用于同一上行传输光纤。解调设备根据波长分辨不同中继段的扰动监测信号。
本例探测光源、采样设备、解调设备及第Ⅰ中继段的下行EDFAⅠ、光纤干涉仪Ⅰ、滤波器Ⅰ、光纤耦合器Ⅰ和上行EDFAⅠ为本端的岸基设备。
基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例2
本例与实施例基本结构相似。
本例各中继段下行传输光纤的长度为100km。
本例光纤干涉仪为MZ光纤干涉仪(Mach-Zehnder干涉仪，马赫-曾德尔干涉仪)，如图3所示，包括光纤分路器、光纤环形器和3dB光纤耦合器的光纤干涉仪，光纤分路器的分光比为1/9，探测光信号在光纤分路器分为2路，其中大分光比的一路光信号接入光纤环形器的第一端口①，之后由光纤环形第二端口②输出，接入下行传输光纤继续下行；光纤分路器输出的小分光比的光信号作为本地光信号接入3dB光纤耦合器；探测光信号在下行传输光纤上产生的后向瑞利信号由其第二端口返回到光纤环形器，并由光纤环形器的第三端口③接入所述3dB光纤耦合器与本地光信号相干，3dB光纤耦合器输出的干涉信号为本段下行传输光纤的海底光缆扰动监测信号。
本例探测光源为双波长(λ1，λ2)调频脉冲光源，探测光源的脉冲宽度稍小于2倍的海底光缆中继段的往返延时，即为2ms-0.5μs；脉冲周期大于待监测的有中继海底光缆的全长的往返延时；2种滤波器依次循环配置于各中继段，Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ等中继段的滤波器选择透射波长λ1的扰动监测信号，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ等中继段的滤波器选择透射波长λ2的扰动监测信号，光纤耦合器则将各中继段时延不同的扰动监测信号合束，复用于同一上行传输光纤。解调设备根据波长和脉冲前沿时间分辨不同中继段的扰动监测信号。本例双波长探测光信号和双波长扰动监测脉冲时域结构示意图如图4所示。
各个中继段下行传输光纤各点的后向瑞利散射信号的相干外差积分时间与距离干涉仪的长度之间呈反向比例关系，即距离越远，其相干外差积分时间越短，不利于中继段内与光纤干涉仪距离较远的光纤的扰动探测。图5所示为探测光信号脉冲宽度为1倍中继段双向传输延时，即1ms的扰动监测信号的脉冲内中继段光纤长度与相干外差积分时间的关系曲线；图6所示为本实施例2探测光信号脉冲宽度为2倍中继段双向传输延时，即2ms的扰动监测脉冲内光纤长度与相干外差积分时间的关系曲线。显然，在中继段最远的100km处，其扰动监测脉冲信号的相干外差积分时间后者比前者从约0ms增加到了1ms。
基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统实施例3
本系统的基本结构与实施例2相似，但增加分支海光缆的扰动监测支路。图7所示为主干海底光缆的某个中继段的结构示意图，该中继段接入的分支设备连接2条分支海光缆，探测光源对应增加2个波长的探测光信号以用于分支海光缆的扰动监测，探测光信号在分支设备的1×2光纤分路器分为2路，一路沿主干海底光缆的下行传输光纤继续下行传输，另一路由下行波分复用器下行DWDM将各分支海光缆的探测光信号波长解波分，并波分复用至2条分支海光缆的下行传输光纤，接入分支海光缆1和分支海光缆2的光纤干涉仪，探测光信号经过分支海光缆光纤干涉仪后沿分支海光缆继续下行传输，在各分支海光缆上产生的后向瑞利散射信号与其本地光信号分别在2个分支海光缆的光纤干涉仪相干得到2个分支海光缆此段的扰动监测信号，2个分支海光缆的扰动监测信号由上行波分复用器上行DWDM进行滤波和合波，经一根光纤进入主干海底光缆该中继段的光纤耦合器，与主干海底光缆上的其它扰动监测信号复用。
当主干海光缆上串联有N个分支设备，当每个分支设备所接的分支海光缆的长度小于或等于主干海底光缆上两个相邻分支设备之间的距离时，采用波分复用和时分复用结合的方法传输分支海光缆的扰动监测信号，即探测光源增加的探测光信号波长的数量与一个分支设备上最大分支缆的数量相等，探测光信号的脉冲宽度等于主干海底光缆上两个相邻分支设备延时的2倍，或大于分支海光缆的2倍延时、小于两个相邻分支设备延时的2倍，以满足分支海光缆相干外差积分时间足够长，且两个相邻分支设备的扰动监测信号的脉冲不会重叠在一起。
当分支设备所接的分支海光缆的长度大于主干海底光缆上两个相邻分支设备之间的距离、以及分支海光缆也采用多段中继放大的结构时，按类似主干海底光缆的波分复用和时分复用结合的方法，每条分支海光缆增加2个波长的调频脉冲探测光信号，每条分支海光缆的多中继段的扰动监测信号经时分复用及波分复用，经主干海底光缆该中继段的光纤耦合器，与主干海底光缆上的其它扰动监测信号一起复用在主干海底光缆上的上行传输光纤，传输至岸基解调设备。即保证长距离分支海光缆上的后向瑞利散射信号有足够的相干外差积分时间，又不会造成扰动监测脉冲信号重叠。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，包括探测光源、下行中继放大器、光纤干涉仪和解调设备，探测光源输出的探测光信号接入海底光缆下行传输光纤，所述下行传输光纤每一段先接一个下行中继放大器，将探测光信号放大，下行中继放大器之后接有光纤干涉仪，然后连接本段下行传输光纤；两个相邻下行中继放大器之间的光纤长度小于或等于100km，称为中继段；其特征在于：
所述系统的各中继段还包括滤波器和光纤耦合器，探测光信号在某个中继段下行传输光纤产生的后向瑞利散射信号与光纤干涉仪的本地光信号相干，产生该中继段海底光缆的扰动监测信号，本段光纤干涉仪输出的扰动监测信号接入此中继段的滤波器，滤波器选择的相应波长的扰动监测信号经此中继段的光纤耦合器进入上行传输光纤的上行中继放大器，最终由上行传输光纤回传，经采样设备数字采样后传输到解调设备。
2.根据权利要求1所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
所述探测光源为多波长窄线宽调频连续波光源，其波长数等于海底光缆中继段的数量n，其光纤内的相干长度大于2倍的海底光缆中继段长；所述各中继段透射不同波长的滤波器种类等于n，每个中继段的滤波器选择透射一种波长的扰动监测信号，各中继段不同波长的扰动监测信号被各段的光纤耦合器波分复用于同一上行传输光纤；解调设备根据波长分辨不同中继段的扰动监测信号。
3.根据权利要求1所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
所述探测光源为单波长脉冲调频光源，探测光源的脉冲宽度为1倍的海底光缆中继段的往返延时；脉冲周期大于待监测的有中继海底光缆的全跨距的往返延时；探测光信号在某个中继段的下行传输光纤产生的后向瑞利散射信号与本地光信号相干，相干产生的扰动监测信号是与探测光源的探测光信号脉冲宽度相等的脉冲信号；且由于光信号在各中继段往返传输长度不同，产生的延时不同，相邻中继段的扰动监测信号脉冲的前沿相差一个脉冲宽度，各中继段的扰动监测信号由各段的光纤耦合器依次合束于同一上行传输光纤，拼接成为一连串的不重叠的脉冲信号，解调设备根据脉冲前沿时间分辨不同中继段的扰动监测信号。
4.根据权利要求1所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
所述探测光源为m个波长调频脉冲光源，2≤m＜n，探测光源的脉冲宽度为m倍的海底光缆中继段的往返延时；脉冲周期大于待监测的有中继海底光缆的全长的往返延时；m种滤波器依次循环配置于各中继段，各中继段的滤波器选择透射本段波长的扰动监测信号，光纤耦合器则将时延不同的扰动监测信号合束，复用于同一上行传输光纤；解调设备根据波长和脉冲前沿时间分辨不同中继段的扰动监测信号。
5.根据权利要求4所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
所述探测光源的脉冲宽度稍小于中继段往返延时的m倍，脉冲宽度与m倍中继段往返延时的差为20纳秒至1微秒。
6.根据权利要求4所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
所述m＝2，即所述探测光源为双波长调频脉冲光源，2种滤波器交替配置于各中继段，相邻中继段的滤波器输出波长不同的扰动监测信号，光纤耦合器将2种波长、延时不同的扰动监测信号合束，时分复用于同一上行传输光纤。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
所述光纤干涉仪为包括2×2光纤耦合器和光纤反射镜的迈克尔逊干涉仪；探测光信号接入2×2光纤耦合器的第1端口，分为2束，其中一束由2×2光纤耦合器的第3端口输出，接入下行传输光纤继续下行传输，所产生的后向瑞利散射信号由该第3端口返回2×2光纤耦合器；2×2光纤耦合器分出的另一束探测光信号由2×2光纤耦合器的第4端口输出到达光纤反射镜后被反射回2×2光纤耦合器作为本地光信号，本地光信号与后向瑞利散射信号相干，干涉信号由2×2光纤耦合器第2端口输出作为本段海底光缆的扰动监测信号；
或者所述光纤干涉仪为MZ光纤干涉仪包括光纤分路器、光纤环形器和3dB光纤耦合器的光纤干涉仪，光纤分路器的分光比为(5/95)～(50/50)，探测光信号在光纤分路器分为2路，其中一路大分光比的光信号接入光纤环形器的第一端口，之后由光纤环形第二端口输出，接入下行传输光纤继续下行；光纤分路器输出的小分光比的光信号作为本地光信号接入3dB光纤耦合器；探测光信号在下行传输光纤上产生的后向瑞利信号由其第二端口返回到光纤环形器，并由光纤环形器的第三端口端接入所述3dB光纤耦合器与本地光信号相干，3dB光纤耦合器输出的干涉信号为本段下行传输光纤的海底光缆扰动监测信号。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
所述探测光源、解调设备及第一中继段的中继放大器、光纤干涉仪、滤波器、光纤耦合器和上行中继放大器为本端的岸基设备。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
本系统增加分支海光缆的扰动监测支路；主干海底光缆的某个中继段接入的分支设备连接1条或2条分支海光缆，探测光源对应增加1个或2个波长的探测光信号以用于分支海光缆的扰动监测，探测光信号在分支设备的1×2光纤分路器分为2路，一路沿主干海底光缆的下行传输光纤继续下行传输，另一路由下行波分复用器将各分支海光缆的探测光信号波长解波分，并波分复用至各分支海光缆的下行传输光纤，接入各分支海光缆的光纤干涉仪，探测光信号经过分支海光缆光纤干涉仪后沿分支海光缆继续下行传输，在各分支海光缆上产生的后向瑞利散射信号与其本地光信号在分支海光缆的光纤干涉仪相干得到该分支海光缆此段的扰动监测信号，各分支海光缆的扰动监测信号由上行波分复用器进行滤波和合波，经一根光纤进入主干海底光缆该中继段的光纤耦合器，与主干海底光缆上的其它扰动监测信号复用。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测系统，其特征在于：
当主干海光缆上串联有N个分支设备，当每个分支设备所接的分支海光缆的长度小于或等于主干海底光缆上两个相邻分支设备之间的距离时，采用波分复用和时分复用结合的方法传输分支海光缆的扰动监测信号，即探测光源增加的探测光信号波长的数量与一个分支设备上最大分支缆的数量相等，探测光信号的脉冲宽度等于主干海底光缆上两个相邻分支设备延时的2倍，或大于分支海光缆的2倍延时、小于两个相邻分支设备延时的2倍；
当分支设备所接的分支海光缆的长度大于主干海底光缆上两个相邻分支设备之间的距离、以及分支海光缆也采用多段中继放大的结构时，按类似主干海底光缆的波分复用和时分复用结合的方法，每条分支海光缆增加2个波长的调频脉冲探测光信号，每条分支海光缆的多中继段的扰动监测信号经时分复用及波分复用，经主干海底光缆该中继段的光纤耦合器，与主干海底光缆上的其它扰动监测信号一起复用在主干海底光缆上的上行传输光纤，传输至岸基解调设备。
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