CN113834631B - 一种光纤测量方法、系统及装置 - Google Patents

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CN113834631B CN202010579617.9A CN202010579617A CN113834631B CN 113834631 B CN113834631 B CN 113834631B CN 202010579617 A CN202010579617 A CN 202010579617A CN 113834631 B CN113834631 B CN 113834631B
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    • G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
    • G01M11/3109—Reflectometers detecting the back-scattered light in the time-domain, e.g. OTDR
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    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/071—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]

Abstract

本申请实施例公开了一种光纤测量方法、系统及装置，用于测量光纤的有效截面积。本申请实施例方法中，分别从被测光纤的两端发射探测信号(分别为第一探测信号和第二探测信号)，在被测光纤的两端分别对探测信号反射回来的背向散射信号和到达对端的脉冲波形进行探测，即可得到第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，以此及被测光纤的有效折射率，及第一探测信号或第二探测信号即可计算被测光纤的有效截面积，无需参考光纤，大幅减小了检测装置的体积，适用于现网中光纤进行测量。

Description

一种光纤测量方法、系统及装置
技术领域
本申请涉及光纤技术领域，尤其涉及一种光纤测量方法、系统及装置。
背景技术
光纤敷设年代跨度大，同一段光纤中存在着多种类型的光纤并存，但是光纤类型数据丢失，无法准确评估链路性能的情况，限制了光网提速，造成运维效率低下。不同类型的光纤对应着不同光纤有效截面积或模场直径，因此有效截面积或模场直径可用于光纤类型识别。
对于现网中的光纤，当前主要利用光纤中背向散射特性，采用光时域反射仪(optical time-domain reflectometer，OTDR)对光纤的有效截面积或模场直径进行测量。其中，论文《用背向散射法测试被测光纤的模场直径》(作者：程淑玲、陈永诗；期刊名称：2004年光缆电缆学术年会论文集)中描述了对光纤的有效截面积或模场直径的常用测量方法。
具体的，首先准备好已知有效截面积或模场直径的参考光纤。接着，通过OTDR连接参考光纤，参考光纤连接被测光纤的一端，检测被测光纤的其中一个方向的背向散射信号；然后，通过OTDR连接另一参考光纤，该参考光纤连接被测光纤的另一端，从而检测被测光纤的另一个方向的背向散射信号。最后，根据检测得到的被测光纤在两个方向上的背向散射信号以及两个参考光纤的有效截面积或模场直径，计算被测光纤的有效截面积或模场直径。
然而，上述方案需要使用长距离的参考光纤(1Km～10Km)，导致测量设备体积大，受限于测量设备的集成度要求，上述方案无法轻便地应用到现网设备上。
发明内容
本申请实施例提供了一种光纤测量方法、系统及装置，用于测量光纤的有效截面积。
第一方面，本申请提出了一种光纤测量方法，包括：
从被测光纤的第一端向第二端发射第一探测信号，在被测光纤的第一端探测第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号，在被测光纤的第二端探测第一探测信号，得到第一脉冲波形。从被测光纤的第二端向第一端发射第二探测信号，第二探测信号的波长与第一探测信号的波长相等，在被测光纤的第二端探测第二探测信号的背向散射信号，得到第二背向散射信号，在被测光纤的第一端探测第二探测信号，得到第二脉冲波形，根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形、第二脉冲波形和被测光纤的有效折射率，以及第一探测信号或第二探测信号计算被测光纤的有效截面积。
由于通过被测光纤的两端分别发射探测信号(第一探测信号和第二探测信号)，在被测光纤的两端分别对探测信号反射回来的背向散射信号和到达对端进行探测，即可得到第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，并以此及第一探测信号或第二探测信号和被测光纤的有效折射率计算被测光纤的有效截面积，无需参考光纤，大幅减小了检测装置的体积，适用于现网中光纤进行测量。
在一些可行的实现方式中，可以根据有效截面积识别被测光纤的类型，进而准确评估链路性能，便于对光网提速，提高运维效率。
在一些可行的实现方式中，可以根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形计算第一探测信号或第二探测信号在被测光纤中的背向散射俘获系数，并根据有效折射率和背向散射俘获系数，以及第一探测信号或第二探测信号的波数计算被测光纤的有效截面积，避免了使用参考光纤。
在一些可行的实现方式中，
通过
Figure GDA0003875235670000021
变换得到
Figure GDA0003875235670000022
PP-B为第一脉冲波形，Pin-A为第一探测信号的脉冲信号，L为被测光纤的长度，a1(x1)为被测光纤从第一端到第二端上的损耗因子；
将
Figure GDA0003875235670000023
代入
Figure GDA0003875235670000024
得到
Figure GDA0003875235670000025
l1为表示被测光纤上的点的自变量，POTDR-A(l1)为第一背向散射信号，h1(l1)为被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure GDA0003875235670000026
为卷积运算符；
对
Figure GDA0003875235670000027
进行反卷积运算，得到
Figure GDA0003875235670000028
的值；
通过
Figure GDA0003875235670000029
变换得到
Figure GDA00038752356700000210
PP-A为第二脉冲波形，Pin-B为第二探测信号的脉冲信号，a2(x2)为被测光纤从第二端到第一端上的损耗因子；
将
Figure GDA00038752356700000211
带入
Figure GDA00038752356700000212
得到
Figure GDA00038752356700000213
l2为表示被测光纤上的点的自变量，h2(l2)为被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应；
对
Figure GDA00038752356700000214
进行反卷积运算，得到
Figure GDA00038752356700000215
的值；
将
Figure GDA00038752356700000216
和
Figure GDA00038752356700000217
相乘，得到
Figure GDA00038752356700000218
S1(l1)为第一探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为第二探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，as为被测光纤的背向散射因子；
求得
Figure GDA0003875235670000031
无需测试第一探测信号或第二探测信号的脉冲波形，而是通过数学的方法，即可计算得到其背向散射俘获系数。
在一些可行的实现方式中，
对
Figure GDA0003875235670000032
进行反卷积运算，得到h1(l1)的值，POTDT-A(l1)为第一背向散射信号，l1为表示被测光纤上的点的自变量，Pin-A为第一探测信号的脉冲信号,h1(l1)为被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure GDA0003875235670000033
为卷积运算符；
对
Figure GDA0003875235670000034
进行反卷积运算，得到h2(l2)的值，POTDR-B(l2)为第二背向散射信号，l2为表示被测光纤上的点的自变量，Pin-B为第二探测信号的脉冲信号,h2(l2)为被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应；
根据
Figure GDA0003875235670000035
求得
Figure GDA0003875235670000036
的值
Figure GDA0003875235670000037
L为被测光纤的长度，a1(x1)为被测光纤从第一端到第二端上的损耗因子；
根据
Figure GDA0003875235670000038
求得
Figure GDA0003875235670000039
的值
Figure GDA00038752356700000310
a2(x2)为被测光纤从第二端到第一端上的损耗因子；
将
Figure GDA00038752356700000311
和
Figure GDA00038752356700000312
相乘，得到
Figure GDA00038752356700000313
求得
Figure GDA00038752356700000314
S1(l1)为第一探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为第二探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，as为被测光纤的背向散射因子。
通过测试第一探测信号或第二探测信号的脉冲波形，以及通过数学的方法，即可计算得到其背向散射俘获系数。
在一些可行的实现方式中，可以根据有效截面积计算被测光纤的模场直径，即完成对被测光纤的有效截面积或模场直径的计算。
第二方面，本申请提出了一种光纤测量系统，包括：
第一OTDR、第二OTDR、第一脉冲波形探测装置、第二脉冲波形探测装置和数据处理装置；第一OTDR连接被测光纤的第一端，用于向被测光纤发射第一探测信号，并探测第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号。
第二脉冲波形探测装置连接被测光纤的第二端，用于探测第一探测信号，得到第一脉冲波形。
第二OTDR连接被测光纤的第二端，用于向被测光纤发射第二探测信号，并探测第二探测信号的背向散射信号，得到第二背向散射信号，第一脉冲波形探测装置连接被测光纤的第一端，用于探测第二探测信号，得到第二脉冲波形。
数据处理装置连接第一OTDR、第二OTDR、第一脉冲波形探测装置和第二脉冲波形探测装置，用于根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形、第二脉冲波形和被测光纤的有效折射率，以及第一探测信号或第二探测信号计算被测光纤的有效截面积。
由于通过被测光纤的两端分别发射探测信号(第一探测信号和第二探测信号)，在被测光纤的两端分别对探测信号反射回来的背向散射信号和到达对端进行探测，即可得到第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，并以此及第一探测信号或第二探测信号和被测光纤的有效折射率计算被测光纤的有效截面积，无需参考光纤，大幅减小了检测装置的体积，适用于现网中光纤进行测量。
在一些可行的实现方式中，数据处理装置还用于根据有效截面积识别被测光纤的类型，进而准确评估链路性能，便于对光网提速，提高运维效率。
在一些可行的实现方式中，所述数据处理装置还用于执行如上第一方面中各实现方式所述方法的步骤，即可通过数学的方法，根据获取的数据计算得到其背向散射俘获系数。
第三方面，本申请提出了一种光纤测量方法，包括：
从被测光纤的第一端向第二端发射第一探测信号，在被测光纤的第一端探测第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号，在被测光纤的第一端探测第二探测信号，得到第二脉冲波形，第二探测信号为从被测光纤的第二端向第一端发射的探测信号，获取第二背向散射信号和第二脉冲波形，其中，第二背向散射信号为当从被测光纤的第二端向第一端发射第二探测信号，从被测光纤的第二端探测得到的第二探测信号的背向散射信号，第二脉冲波形为在被测光纤的第一端探测第二探测信号得到的脉冲波形，根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形、第二脉冲波形和被测光纤的有效折射率，以及第一探测信号或第二探测信号计算被测光纤的有效截面积。
由于通过被测光纤的两端分别发射探测信号(第一探测信号和第二探测信号)，在被测光纤的两端分别对探测信号反射回来的背向散射信号和到达对端进行探测，即可得到第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，并以此及第一探测信号或第二探测信号和被测光纤的有效折射率计算被测光纤的有效截面积，无需参考光纤，大幅减小了检测装置的体积，适用于现网中光纤进行测量。
在一些可行的实现方式中，可以根据有效截面积识别被测光纤的类型，进而准确评估链路性能，便于对光网提速，提高运维效率。
在一些可行的实现方式中，根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形计算第一探测信号或第二探测信号在被测光纤中的背向散射俘获系数；
根据有效折射率和背向散射俘获系数，以及第一探测信号或第二探测信号的波数计算被测光纤的有效截面积，避免了使用参考光纤。
在一些可行的实现方式中，根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形计算第一探测信号或第二探测信号在被测光纤中的背向散射俘获系数，包括：
通过
Figure GDA0003875235670000051
变换得到
Figure GDA0003875235670000052
PP-B为第一脉冲波形，Pin-A为第一探测信号的脉冲信号，L为被测光纤的长度，a1(x1)为被测光纤从第一端到第二端上的损耗因子；
将
Figure GDA0003875235670000053
代入
Figure GDA0003875235670000054
得到
Figure GDA0003875235670000055
POTDR-A(l1)为第一背向散射信号，l1为表示被测光纤上的点的自变量，h1(l1)为被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure GDA0003875235670000056
为卷积运算符；
对
Figure GDA0003875235670000057
进行反卷积运算，得到
Figure GDA0003875235670000058
的值；
通过
Figure GDA0003875235670000059
变换得到
Figure GDA00038752356700000510
PP-A为第二脉冲波形，Pin-B为第二探测信号的脉冲信号，a2(x2)为被测光纤从第二端到第一端上的损耗因子；
将
Figure GDA00038752356700000511
带入
Figure GDA00038752356700000512
得到
Figure GDA00038752356700000513
l2为表示被测光纤上的点的自变量，h2(l2)为被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应；
对
Figure GDA00038752356700000514
进行反卷积运算，得到
Figure GDA00038752356700000515
的值；
将
Figure GDA00038752356700000516
和
Figure GDA00038752356700000517
相乘，得到
Figure GDA00038752356700000518
S1(l1)为第一探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为第二探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，as为被测光纤的背向散射因子；
求得
Figure GDA0003875235670000061
无需测试第一探测信号或第二探测信号的脉冲波形，而是通过数学的方法，即可计算得到其背向散射俘获系数。
在一些可行的实现方式中，根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形计算第一探测信号或第二探测信号在被测光纤中的背向散射俘获系数，包括：
对
Figure GDA0003875235670000062
进行反卷积运算，得到h1(l1)的值，POTDR-A(l1)为第一背向散射信号，l1为表示被测光纤上的点的自变量，Pin-A为第一探测信号的脉冲信号,h1(l1)为被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure GDA0003875235670000063
为卷积运算符；
对
Figure GDA0003875235670000064
进行反卷积运算，得到h2(l2)的值，POTDR-B(l2)为第二背向散射信号，l2为表示被测光纤上的点的自变量，Pin-B为第二探测信号的脉冲信号,h2(l2)为被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应；
根据
Figure GDA0003875235670000065
求得
Figure GDA0003875235670000066
的值
Figure GDA0003875235670000067
L为被测光纤的长度，a1(x1)为被测光纤从第一端到第二端上的损耗因子；
根据
Figure GDA0003875235670000068
求得
Figure GDA0003875235670000069
的值
Figure GDA00038752356700000610
a2(x2)为被测光纤从第二端到第一端上的损耗因子；
将
Figure GDA00038752356700000611
和
Figure GDA00038752356700000612
相乘，得到
Figure GDA00038752356700000613
求得
Figure GDA00038752356700000614
S1(l1)为第一探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为第二探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，as为被测光纤的背向散射因子。
通过测试第一探测信号或第二探测信号的脉冲波形，以及通过数学的方法，即可计算得到其背向散射俘获系数。
在一些可行的实现方式中，可以根据有效截面积计算被测光纤的模场直径，即完成对被测光纤的有效截面积或模场直径的计算。
第四方面，本申请提出了一种光纤测量装置，用于连接被测光纤的第一端，包括：
激光模块、OTDR模块、脉冲波形探测模块和处理器；激光模块，用于向被测光纤发射第一探测信号；OTDR模块，用于探测第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号；脉冲波形探测模块，用于探测从被测光纤的第二端发送的第二探测信号，得到第二脉冲波形；处理器，用于获取第二背向散射信号和第二脉冲波形，其中，第二背向散射信号为当从被测光纤的第二端向第一端发射第二探测信号，从被测光纤的第二端探测得到的第二探测信号的背向散射信号，第二脉冲波形为在被测光纤的第一端探测到第二探测信号得到的脉冲波形；处理器，还用于根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形、第二脉冲波形和被测光纤的有效折射率，以及第一探测信号或第二探测信号计算被测光纤的有效截面积。
由于通过被测光纤的两端分别发射探测信号(第一探测信号和第二探测信号)，在被测光纤的两端分别对探测信号反射回来的背向散射信号和到达对端进行探测，即可得到第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，并以此及第一探测信号或第二探测信号和被测光纤的有效折射率计算被测光纤的有效截面积，无需参考光纤，大幅减小了检测装置的体积，适用于现网中光纤进行测量。
在一些可行的实现方式中，处理器，还用于根据有效截面积识别被测光纤的类型，进而准确评估链路性能，便于对光网提速，提高运维效率。
在一些可行的实现方式中，光纤测量装置还可以包括接头、环形器和模拟开关；接头连接环形器和被测光纤的第一端；环形器连接激光模块和模拟开关，模拟开关连接OTDR模块或脉冲波形探测模块，处理器连接模拟开关、激光模块、OTDR模块和脉冲波形探测模块；激光模块，用于向环形器发射第一探测信号；环形器，用于接收第一探测信号，并向被测光纤转发第一探测信号；环形器，还用于接收并向模拟开关转发第二探测信号或第一探测信号的背向散射信号；处理器，还用于指示模拟开关连接OTDR模块或脉冲波形探测模块；模拟开关，用于连接OTDR模块或脉冲波形探测模块；OTDR模块，用于当连接模拟开关时，探测第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号；脉冲波形探测模块，用于当连接模拟开关时，探测被测光纤的第二端发送第二探测信号，得到第二脉冲波形。实现了在将激光模块、OTDR模块和脉冲波形探测模块集成在一个设备中。
在一些可行的实现方式中，光纤测量装置还包括：
光电探测器和模数转换器；光电探测器连接环形器和模数转换器，用于将环形器接收的第二探测信号或第一探测信号的背向散射信号转换为电信号，并将电信号转发给模数转换器；模数转换器连接模拟开关，用于将电信号转换为数字信号，并将数字信号转发给模拟开关。
在一些可行的实现方式中，处理器还用于执行如权利要求2-6中任一项的光纤测量方法。
第五方面，本申请提出了一种光纤测量装置，包括：处理器以及存储器；
存储器和处理器通过线路互联，存储器中存储有指令，处理器用于执行如上第一方面的各种实现方式所述方法的步骤。
第六方面，本申请提出了一种计算机可读存储介质，包括指令，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上第一方面的各种实现方式所述方法的步骤。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
由于通过被测光纤的两端分别发射探测信号(第一探测信号和第二探测信号)，在被测光纤的两端分别对探测信号反射回来的背向散射信号和到达对端进行探测，即可得到第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，并以此及第一探测信号或第二探测信号和被测光纤的有效折射率计算被测光纤的有效截面积，无需参考光纤，大幅减小了检测装置的体积，适用于现网中光纤进行测量。
附图说明
图1为当前光纤测量系统的结构示意图；
图2为本申请提出的光纤测量系统的结构示意图；
图3为本申请提出了一种光纤测量方法的流程示意图；
图4为第一背向散射信号的示意图；
图5为第一脉冲波形的示意图；
图6为第二背向散射信号的示意图；
图7为第二脉冲波形的示意图；
图8为被测光纤各段的有效截面积的示意图；
图9为本申请提出的光纤测量装置的结构示意图；
图10为本申请提出的光纤测量装置的另一结构示意图；
图11为本申请提出了一种光纤测量方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。本发明的实施方式部分使用的术语仅用于对本发明的具体实施例进行解释，而非旨在限定本发明。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，其原理是“光的全反射”。若光纤的纤芯的几何尺寸远大于光波波长，光纤传播的过程中会存在多种传播模式，这样的光纤称为多模光纤。当光纤的纤芯的几何尺寸与光波波长在同一数量级时(如5-10μm范围内)，光纤只允许一种模式(基模)在其中传播，其余高次模全部截止，这样的光纤称为单模光纤。
光纤敷设年代跨度大，同一段光纤中存在着多种类型的光纤并存，但是光纤类型数据丢失，无法准确评估链路性能的情况，限制了光网提速，造成运维效率低下。在长距离传输的光纤中，有效截面积或模场直径是非线性效应评估的重要参数，同时也可用于光纤类型识别。
具体的，如表1所示，为有效截面积或模场直径与光纤类型的对应关系。
表1
Figure GDA0003875235670000091
常见的测量光纤的有效截面积或模场直径有三种通用方法：直接远场扫描法、远场可变孔径法和近场扫描法。但是这些方法需要采用复杂的扫描装置和光学结构，只能用于实验室，无法应用到实际现网中。因此，对于现网中的光纤，当前主要利用光纤中背向散射特性，采用OTDR对光纤的有效截面积或模场直径进行测量。
其中，论文《用背向散射法测试被测光纤的模场直径》(作者：程淑玲、陈永诗；期刊名称：2004年光缆电缆学术年会论文集)中描述了对光纤的有效截面积或模场直径的常用测量方法。具体的，如图1所示的光纤测量系统包括OTDR、光开关、参考光纤A、参考光纤B、接头A，接头B、被测光纤。其中，被测光纤连接接头A和接头B，接头A连接参考光纤A，接头B连接参考光纤B。参考光纤A、参考光纤B预先采用其它方法测定出有效截面积或模场直径(例如，直接远场扫描法、远场可变孔径法和近场扫描法)，参考光纤A和参考光纤B有效截面积或模场直径相等。
通过控制光开关，可以使OTDR连接参考光纤A还是参考光纤B。当OTDR通过连接参考光纤A时，OTDR向参考光纤A发射探测信号，测量出探测信号在参考光纤A段的背向散射信号为PA-RF，被测光纤段的背向散射信号为PA-FUT；当OTDR连接参考光纤B时，OTDR向参考光纤B发射探测信号，测量出探测信号在参考光纤B段的背向散射信号为PB-RF，被测光纤段的背向散射信号为PB-FUT。接着，通过下式公式可以计算出被测光纤的模场直径WFUT：
Figure GDA0003875235670000092
式中，WRF为参考光纤A或参考光纤B的模场直径，而有效截面积(A_eff)与模场直径的关系可以为：
A_eff＝πw2
其中，2w为模场直径。
从而计算出了被测光纤的有效截面积和模场直径。
由于该方案需要使用千米级长度的参考光纤(Km～10Km)，导致测量装置体积大，受限于测量装置的集成度要求，上述方案无法轻便地应用到现网设备上。
为此，本申请实施例方法中，分别从被测光纤的两端发射探测信号(第一探测信号和第二探测信号)，在被测光纤的两端分别对探测信号反射回来的背向散射信号和到达对端的脉冲波形进行探测，即可得到第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，并以此和被测光纤的有效折射率，及第一探测信号或第二探测信号计算被测光纤的有效截面积，无需参考光纤，大幅减小了检测装置的体积，适用于现网中光纤进行测量。
具体的，为了获取上述第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，并计算被测光纤的有效截面积，请参考图2，本申请提出了一种光纤测量系统200，包括第一OTDR201、第一脉冲波形探测装置202、第二OTDR203、第二脉冲波形探测装置204和数据处理装置205。
其中，第一OTDR201、第一脉冲波形探测装置202设置在被测光纤的第一端，第二OTDR203、第二脉冲波形探测装置204设置在被测光纤的第二端，数据处理装置205连接第一OTDR201、第一脉冲波形探测装置202、第二OTDR203和第二脉冲波形探测装置204。
基于上述光纤测量系统200中各装置，请参考图3，为本申请提出的一种光纤测量方法，包括：
301、第一OTDR连接被测光纤的第一端，从被测光纤的第一端向第二端发射第一探测信号。
第一探测信号可以为光信号，工作人员可以在第一OTDR调节第一探测信号的波长。例如，1310纳米或1550纳米，或者其他波长，此处不做限定。在本申请实施例中，将第一探测信号的脉冲信号记为Pin-A。
302、第一OTDR在被测光纤的第一端探测第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号。
在本申请实施例中，当第一探测信号进入被测光纤时，在被测光纤内会产生背向散射信号，第一OTDR可以探测到该背向散射信号，作为第一背向散射信号，记为POTDR-A(l1)。需要说明的是，l1表示从被测光纤的第一端到第二端的自变量，l1的取值范围为0到L，即l1＝0表示被测光纤的第一端，l1＝L表示该被测光纤的第二端。
以下举例说明，如图4所示的函数图像作为POTDR-A(l1)的示例。设L＝44km，即l1的取值范围为0km到44km。从图4可知，在l1等于0、8、24和44四处均存在事件。工作人员可以以此分析得出，在l1＝0处为该被测光纤的第一端，在l1等于8、24处可能为不同类型光纤之间的熔接头，l1等于44处为该被测光纤的第二端。
303、第一脉冲波形探测装置连接被测光纤的第二端，在被测光纤的第二端探测第一探测信号，得到第一脉冲波形。
在本申请实施例中，第一脉冲波形探测装置连接被测光纤的第二端，用于探测被测光纤的第一端发送过来的第一探测信号。在本申请实施例中，当第一探测信号到达第二端时，经过一定的损耗，得到第一脉冲波形，记为PP-B。示例性地，如图5所示，为PP-B的图像。
304、第二OTDR连接被测光纤的第二端，从被测光纤的第二端向第一端发射第二探测信号，第二探测信号的波长与第一探测信号的波长相等。
第二探测信号也为光信号，工作人员可以在第二OTDR调节第二探测信号的波长，将第二探测信号调节至于第一探测信号的波长相同。在本申请实施例中，将第二探测信号的脉冲信号记为Pin-B。
305、第二OTDR在被测光纤的第二端探测第二探测信号的背向散射信号，得到第二背向散射信号。
在本申请实施例中，当第二探测信号进入被测光纤时，在被测光纤内会产生背向散射信号，第二OTDR可以探测到该背向散射信号，作为第二背向散射信号，记为POTDR-B(l2)。需要说明的是，l2表示从被测光纤的第二端到第一端的自变量，l2的取值范围为0到L，即l2＝0表示被测光纤的第二端，l2＝L表示该被测光纤的第一端。
以下举例说明，如图6所示的函数图像作为POTDR-B(l2)的示例。设L＝44km，即l2的取值范围为0km到44km。从图6可知，在l2等于0、20、36和44四处均存在事件。工作人员可以以此分析得出，在l2＝0处为该被测光纤的第二端，在l2等于20、36处可能为不同类型光纤之间的熔接头，l2等于44处为该被测光纤的第一端。
306、第二脉冲波形探测装置连接被测光纤的第一端在被测光纤的第一端探测第二探测信号，得到第二脉冲波形。
在本申请实施例中，第二脉冲波形探测装置连接被测光纤的第一端，用于探测被测光纤的第二端发送过来的第二探测信号。在本申请实施例中，当第二探测信号到达第一端时，经过一定的损耗，得到第二脉冲波形，记为PP-A。示例性地，如图7所示，为PP-B的图像。
307、数据处理装置根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形计算第一探测信号或第二探测信号在被测光纤中的背向散射俘获系数。
可以通过以下公式计算出被测光纤的有效截面积：
Figure GDA0003875235670000111
其中，neff为被测光纤的有效折射率，k0为第一探测信号或第二探测信号的波数。(由于第一探测信号和第二探测信号的波长相等，所以其波数也相等)。
在本申请实施例中，数据处理装置可以为独立的设备，设置在被测光纤的第一端或第二端，也可以设置在被测光纤的第一端或第二端之外的位置，此处不做限定。在一些可能的实现方式，数据处理装置也可以为集成在第一OTDR、第二OTDR、第一脉冲波形探测装置或第二脉冲波形探测装置中的功能，此处不做限定。
在本申请实施例中，提供了两种计算方法。第一种计算方法为无需第一探测信号或第二探测信号的脉冲波形的计算方法(需要第一探测信号或第二探测信号的波数，即被测光纤的长度或第一探测信号或第二探测信号的波长)。第二种计算方法为使用第一探测信号或第二探测信号的脉冲波形的计算方法。以下将分别进行描述。
计算方法一、
以下通过步骤11-13求S。
由于：
式子1：
Figure GDA0003875235670000121
式子2：
Figure GDA0003875235670000122
将式子1、式子2变换，可得：
式子3：
Figure GDA0003875235670000123
式子4：
Figure GDA0003875235670000124
其中，as表示被测光纤的已知的背向散射因子，为一常数；a1(x1)为被测光纤在第一方向(被测光纤的第一端到第二端)上的损耗因子，a2(x2)表示为被测光纤在第二方向(被测光纤的第二端到第一端)上的损耗因子。需要说明的是，x1＝0和x2＝L表示被测光纤的第一端，x1＝L和x2＝0表示被测光纤的第二端。由于a1(x1)和a2(x2)在被测光纤的同一个点上的值是相等的，即当x1+x2＝L时，a1(x1)＝a2(x2)。
步骤12、
由于：
式子5：
Figure GDA0003875235670000125
式子6：
Figure GDA0003875235670000126
其中，h1(l1)为被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，h2(l2)为被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure GDA0003875235670000127
为卷积运算符。
那么，将式子5带入式子3，将式子6带入式子4，可得：
式子7：
Figure GDA0003875235670000128
式子8：
Figure GDA0003875235670000129
将式子7、式子8变换，可得：
式子9：
Figure GDA00038752356700001210
式子10：
Figure GDA00038752356700001211
通过反卷积可求得到下属式子的值：
式子11：
Figure GDA00038752356700001212
式子12：
Figure GDA00038752356700001213
步骤13、
由于：
式子13：
Figure GDA0003875235670000131
式子14：
Figure GDA0003875235670000132
当x1+x2＝L时，即a1(x1)＝a2(x2)，那么，对于被测光纤的同一点上：
Figure GDA0003875235670000133
S1(l1)为第一探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为第二探测信号在被测光纤上的背向散射俘获系数，由于第一探测信号和第二探测信号的波长相同，那么S1(l1)和S2(l2)在被测光纤的同一点上相等，即当l1+l2＝L时，S1(l1)＝S2(l2)。
那么，对于被测光纤的同一点上，即l1+l2＝L时，S2(l2)＝S1(l1)，那么，由式子14得到式子15：
式子15：
Figure GDA0003875235670000134
将式子13和式子15相乘得到：
式子16：
Figure GDA0003875235670000135
即：
Figure GDA0003875235670000136
那么，得到式子17：
式子17：
Figure GDA0003875235670000137
由于as为已知常数，将as和前面已经计算得到的
Figure GDA0003875235670000138
(式子11)和
Figure GDA0003875235670000139
(式子12)代入式子17，即可计算得出S1(l1)。对于被测光纤的同一点上，即l1+l2＝L时，S2(l2)＝S1(l1)，即S2(l2)＝S1(L-l2)即求得S1(l1)和S2(l2)。
计算方法二、
以下通过步骤21-23求S。
步骤21、
根据式子5和式子6进行反卷积运算，得到h1(l1)和h2(l2)的值。
步骤22、
根据式子3和式子4变换可得：
式子18：
Figure GDA0003875235670000141
式子19：
Figure GDA0003875235670000142
即求得
Figure GDA0003875235670000143
和
Figure GDA0003875235670000144
的值。
由于a1(x1)和a2(x2)在被测光纤的同一个点上的值是相等的，即当x1+x2＝L时，即a1(x1)＝a2(x2)，那么
Figure GDA0003875235670000145
步骤23、
由于通过上述步骤21和步骤22求得h1(l1)、h2(l2)、
Figure GDA0003875235670000146
和
Figure GDA0003875235670000147
即通过式子17可求得S1(l1)和S2(l2)(S1(l1)＝SD2(l2))。
308、数据处理装置根据背向散射俘获系数和有效折射率，以及第一探测信号或第二探测信号的波数计算被测光纤的有效截面积。
可以通过以下公式计算出被测光纤的有效截面积：
Figure GDA0003875235670000148
其中，neff为被测光纤的有效折射率，k0为第一探测信号或第二探测信号的波数。(由于第一探测信号和第二探测信号的波长相等，所以其波数也相等)。
309、数据处理装置根据有效截面积计算被测光纤的模场直径。
当计算出被测光纤的有效截面积后，基于有效截面积与模场直径的关系：
Aeff＝πw2(2w为模场直径)
可以计算出该被测光纤的模场直径。
310、数据处理装置根据有效截面积识别被测光纤的类型。
例如，如图8所示，为示例的被测光纤各段的有效截面积，以及不同的有效截面积所对应的光纤类型，横坐标为被测光纤的长度(取值范围为0-120km)，纵坐标为被测光纤的有效截面积(取值范围为0-100μm2)。该被测光纤具有4种不同有效截面积，分别为72、77.6、55.6和91(μm2)，分别对应4种不同类型的光纤，分别为G.655 LEAF、G.655 OFS XL、G.655OFS SRS、G.652。
本申请实施例方法中，分别从被测光纤的两端发射探测信号(第一探测信号和第二探测信号)，在被测光纤的两端分别对探测信号反射回来的背向散射信号和到达对端的脉冲波形进行探测，即可得到第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形，并以此和被测光纤的有效折射率，及第一探测信号或第二探测信号计算被测光纤的有效截面积，无需参考光纤，大幅减小了检测装置的体积，适用于现网中光纤进行测量。
在一些可行的实现方式中，第一OTDR201和第一脉冲波形探测装置202的功能可以集成在一个装置中，第二OTDR203和第二脉冲波形探测装置204的功能可以集成在一个装置中。
具体的，请参考图9，本申请提出了一种光纤测量装置900，用于连接被测光纤的第一端，包括激光模块910、OTDR模块920、脉冲波形探测模块930和处理器990。
当该光纤测量装置900连接被测光纤的第一端时，激光模块910可以发射第一探测信号，OTDR模块920可以探测该第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号；脉冲波形探测模块930可以探测被测光纤的第二端发送过来的第二探测信号，得到第二脉冲波形。那么，若在被测光纤的两端分别各自设置一个光纤测量装置900，即可实现获取被测光纤的第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形和第二脉冲波形。
处理器990，用于获取第二背向散射信号和第二脉冲波形，第二背向散射信号为当从被测光纤的第二端向第一端发射第二探测信号，从被测光纤的第二端探测到的第二探测信号的背向散射信号，第二脉冲波形为在被测光纤的第一端探测到第二探测信号的脉冲波形。
处理器990，还用于根据第一背向散射信号、第二背向散射信号、第一脉冲波形、第二脉冲波形和被测光纤的有效折射率，以及第一探测信号或第二探测信号计算被测光纤的有效截面积。
在一些可行的实现方式，为了将不同的模块集成在一个装置中，使该装置可以执行上述功能，如图10所示，光纤测量装置900还可以包括环形器940、光电探测器950、模数转换器960、接头970和模拟开关980。
其中，接头970连接环形器940，环形器940连接激光模块912和光电探测模块950，光电探测模块950连接模数转换器950，模数转换器960连接处理器990和模拟开关980，模拟开关980连接OTDR模块920或脉冲波形探测模块930，处理器990连接模拟开关980、激光模块910、OTDR模块920和脉冲波形探测模块930。
那么，处理器980可以指示激光模块910发射探测信号，并指示模拟开关970连接OTDR模块920，使得OTDR模块920探测得到探测信号的背向散射信号，并从OTDR模块920中探测该背向散射信号，得到背向散射信号。处理器980还可以指示模拟开关970连接脉冲波形探测模块930，使得脉冲波形探测模块930探测得到对端发送的探测信号，并从脉冲波形探测模块930探测到的脉冲波形。
以下，将连接被测光纤的第一端的光纤测量装置称为第一光纤测量装置，连接被测光纤的第二端的光纤测量装置称为第二光纤测量装置，请参考图11，本申请还提出了一种光纤测量方法，包括：
1101、第一光纤测量装置从被测光纤的第一端向第二端发射第一探测信号。
1102、第一光纤测量装置在所述被测光纤的第一端探测所述第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号。
1103、第二光纤测量装置在所述被测光纤的第二端探测所述第一探测信号，得到第一脉冲波形。
1104、第二光纤测量装置从所述被测光纤的第二端向第一端发射第二探测信号，所述第二探测信号的波长与所述第一探测信号的波长相等。
1105、第二光纤测量装置在所述被测光纤的第二端探测所述第二探测信号的背向散射信号，得到第二背向散射信号。
1106、第一光纤测量装置在所述被测光纤的第一端探测所述第二探测信号，得到第二脉冲波形。
1107、第一光纤测量装置或第二光纤测量装置根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形、所述第二脉冲波形、所述第一探测信号或所述第二探测信号和所述被测光纤的有效折射率计算第一探测信号或第二探测信号在被测光纤中的背向散射俘获系数。
1108、第一光纤测量装置或第二光纤测量装置根据背向散射俘获系数、被测光纤的有效折射率和第一探测信号的波数计算被测光纤的有效截面积。
1109、第一光纤测量装置或第二光纤测量装置根据有效截面积计算模场直径。
具体的，对于获取个参数及相关计算过程在上述步骤301-310已经进行了详细描述，此处不做赘述。
需要说明的是，在本申请实施例中，对于背向散射俘获系数、有效截面积或模场直径的计算，可以由第一光纤测量装置或第二光纤测量装置的处理器进行计算，也可以由第三方的数据处理装置进行计算，此处不做限定。
本申请实施例中还提供一种包括计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行光纤测量方法的步骤。
本申请实施例中还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有用于进行信号处理的程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如前述实施例描述的方法中的光纤测量方法的步骤。
另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本申请提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本申请而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，训练设备，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、训练设备或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、训练设备或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的训练设备、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。

Claims (22)

1.一种光纤测量方法，其特征在于，包括：
从被测光纤的第一端向第二端发射第一探测信号；
在所述被测光纤的第一端探测所述第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号；
在所述被测光纤的第二端探测所述第一探测信号，得到第一脉冲波形；
从所述被测光纤的第二端向第一端发射第二探测信号，所述第二探测信号的波长与所述第一探测信号的波长相等；
在所述被测光纤的第二端探测所述第二探测信号的背向散射信号，得到第二背向散射信号；
在所述被测光纤的第一端探测所述第二探测信号，得到第二脉冲波形；
根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形、所述第二脉冲波形和所述被测光纤的有效折射率，以及所述第一探测信号或所述第二探测信号计算所述被测光纤的有效截面积。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，还包括：
根据所述有效截面积识别所述被测光纤的类型。
3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形、所述第二脉冲波形和所述被测光纤的有效折射率，以及所述第一探测信号或所述第二探测信号计算所述被测光纤的有效截面积，包括：
根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形和所述第二脉冲波形计算所述第一探测信号或所述第二探测信号在所述被测光纤中的背向散射俘获系数；
根据所述有效折射率和所述背向散射俘获系数，以及所述第一探测信号或所述第二探测信号的波数计算所述被测光纤的有效截面积。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形和所述第二脉冲波形计算所述第一探测信号或所述第二探测信号在所述被测光纤中的背向散射俘获系数，包括：
通过
Figure FDA0003991232850000011
变换得到
Figure FDA0003991232850000012
PP-B为所述第一脉冲波形，Pin-A为所述第一探测信号的脉冲信号，L为所述被测光纤的长度，a1(x1)为所述被测光纤从第一端到第二端上的损耗因子；
将
Figure FDA0003991232850000013
代入
Figure FDA0003991232850000014
得到
Figure FDA0003991232850000015
l1表示从所述被测光纤的第一端到第二端的自变量，POTDR-A(l1)为所述第一背向散射信号，h1(l1)为所述被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure FDA0003991232850000016
为卷积运算符；
对
Figure FDA0003991232850000021
进行反卷积运算，得到
Figure FDA0003991232850000022
的值；
通过
Figure FDA0003991232850000023
变换得到
Figure FDA0003991232850000024
PP-A为所述第二脉冲波形，Pin-B为所述第二探测信号的脉冲信号，a2(x2)为所述被测光纤从第二端到第一端上的损耗因子；
将
Figure FDA0003991232850000025
带入
Figure FDA0003991232850000026
得到
Figure FDA0003991232850000027
l2表示从所述被测光纤的第二端到第一端的自变量，POTDR-B(l2)为所述第二背向散射信号，h2(l2)为被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应；
对
Figure FDA0003991232850000028
进行反卷积运算，得到
Figure FDA0003991232850000029
的值；
将
Figure FDA00039912328500000210
和
Figure FDA00039912328500000211
相乘，得到
Figure FDA00039912328500000212
S1(l1)为所述第一探测信号在所述被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为所述第二探测信号在所述被测光纤上的背向散射俘获系数，as为所述被测光纤的背向散射因子；
求得
Figure FDA00039912328500000213
5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形和所述第二脉冲波形计算所述第一探测信号或所述第二探测信号在所述被测光纤中的背向散射俘获系数，包括：
对
Figure FDA00039912328500000214
进行反卷积运算，得到h1(l1)的值，POTDR-A(l1)为所述第一背向散射信号，l1表示从所述被测光纤的第一端到第二端的自变量，Pin-A为所述第一探测信号的脉冲信号,h1(l1)为被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure FDA00039912328500000215
为卷积运算符；
对
Figure FDA00039912328500000216
进行反卷积运算，得到h2(l2)的值，POTDR-B(l2)为所述第二背向散射信号，l2表示从所述被测光纤的第二端到第一端的自变量，Pin-B为所述第二探测信号的脉冲信号,h2(l2)为所述被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应；
根据
Figure FDA00039912328500000217
求得
Figure FDA00039912328500000218
的值
Figure FDA00039912328500000219
L为所述被测光纤的长度，a1(x1)为所述被测光纤从第一端到第二端上的损耗因子，PP-B为所述第一脉冲波形；
根据
Figure FDA0003991232850000031
求得
Figure FDA0003991232850000032
的值
Figure FDA0003991232850000033
a2(x2)为所述被测光纤从第二端到第一端上的损耗因子，PP-A为所述第二脉冲波形；
将
Figure FDA0003991232850000034
和
Figure FDA0003991232850000035
相乘，得到
Figure FDA0003991232850000036
求得
Figure FDA0003991232850000037
S1(l1)为所述第一探测信号在所述被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为所述第二探测信号在所述被测光纤上的背向散射俘获系数，as为所述被测光纤的背向散射因子。
6.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述有效截面积计算所述被测光纤的模场直径。
7.一种光纤测量系统，其特征在于，包括：
第一光时域反射仪、第二光时域反射仪、第一脉冲波形探测装置、第二脉冲波形探测装置和数据处理装置；
所述第一光时域反射仪连接被测光纤的第一端，用于向所述被测光纤发射第一探测信号，并探测所述第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号；
所述第二脉冲波形探测装置连接所述被测光纤的第二端，用于探测所述第一探测信号，得到第一脉冲波形；
所述第二光时域反射仪连接所述被测光纤的第二端，用于向所述被测光纤发射第二探测信号，并探测所述第二探测信号的背向散射信号，得到第二背向散射信号；
所述第一脉冲波形探测装置连接所述被测光纤的第一端，用于探测所述第二探测信号，得到第二脉冲波形；
所述数据处理装置连接所述第一光时域反射仪、所述第二光时域反射仪、所述第一脉冲波形探测装置和所述第二脉冲波形探测装置，用于根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形、所述第二脉冲波形和所述被测光纤的有效折射率，以及所述第一探测信号或所述第二探测信号计算所述被测光纤的有效截面积。
8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述数据处理装置还用于根据所述有效截面积识别所述被测光纤的类型。
9.根据权利要求7或8所述系统，其特征在于，所述数据处理装置还用于执行如权利要求2-6中任一项所述方法。
10.一种光纤测量方法，其特征在于，包括：
从被测光纤的第一端向第二端发射第一探测信号；
在所述被测光纤的第一端探测所述第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号；
在所述被测光纤的第一端探测第二探测信号，得到第二脉冲波形，所述第二探测信号为从所述被测光纤的第二端向第一端发射的探测信号，所述第二探测信号的波长与所述第一探测信号的波长相等；
获取第二背向散射信号和第二脉冲波形，其中，所述第二背向散射信号为当从所述被测光纤的第二端向第一端发射所述第二探测信号，从所述被测光纤的第二端探测得到的所述第二探测信号的背向散射信号，所述第二脉冲波形为在所述被测光纤的第一端探测所述第二探测信号得到的脉冲波形；
根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、第一脉冲波形、所述第二脉冲波形和所述被测光纤的有效折射率，以及所述第一探测信号或所述第二探测信号计算所述被测光纤的有效截面积，所述第一脉冲波形为在所述被测光纤的第二端探测所述第一探测信号得到的脉冲波形。
11.根据权利要求10所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述有效截面积识别所述被测光纤的类型。
12.根据权利要求10或11所述方法，其特征在于，所述根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形和所述第二脉冲波形，以及所述第一探测信号或所述第二探测信号和所述被测光纤的有效折射率计算所述被测光纤的有效截面积，包括：
所述根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形和所述第二脉冲波形计算所述第一探测信号或所述第二探测信号在所述被测光纤中的背向散射俘获系数；
根据所述有效折射率和所述背向散射俘获系数，以及所述第一探测信号或所述第二探测信号的波数计算所述被测光纤的有效截面积。
13.根据权利要求12所述方法，其特征在于，所述根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形和所述第二脉冲波形计算所述第一探测信号或所述第二探测信号在所述被测光纤中的背向散射俘获系数，包括：
通过
Figure FDA0003991232850000041
变换得到
Figure FDA0003991232850000042
PP-B为所述第一脉冲波形，Pin-A为所述第一探测信号的脉冲信号，L为所述被测光纤的长度，a1(x1)为所述被测光纤从第一端到第二端上的损耗因子；
将
Figure FDA0003991232850000043
代入
Figure FDA0003991232850000044
得到
Figure FDA0003991232850000045
POTDR-A(l1)为所述第一背向散射信号，l1表示从所述被测光纤的第一端到第二端的自变量，h1(l1)为所述被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure FDA0003991232850000046
为卷积运算符；
对
Figure FDA0003991232850000051
进行反卷积运算，得到
Figure FDA0003991232850000052
的值；
通过
Figure FDA0003991232850000053
变换得到
Figure FDA0003991232850000054
PP-A为所述第二脉冲波形，Pin-B为所述第二探测信号的脉冲信号，a2(x2)为所述被测光纤从第二端到第一端上的损耗因子；
将
Figure FDA0003991232850000055
带入
Figure FDA0003991232850000056
得到
Figure FDA0003991232850000057
l2表示从所述被测光纤的第二端到第一端的自变量，POTDR-B(l2)为所述第二背向散射信号，h2(l2)为被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应；
对
Figure FDA0003991232850000058
进行反卷积运算，得到
Figure FDA0003991232850000059
的值；
将
Figure FDA00039912328500000510
和
Figure FDA00039912328500000511
相乘，得到
Figure FDA00039912328500000512
S1(l1)为所述第一探测信号在所述被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为所述第二探测信号在所述被测光纤上的背向散射俘获系数，as为所述被测光纤的背向散射因子；
求得
Figure FDA00039912328500000513
14.根据权利要求12所述方法，其特征在于，所述根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、所述第一脉冲波形和所述第二脉冲波形计算所述第一探测信号或所述第二探测信号在所述被测光纤中的背向散射俘获系数，包括：
对
Figure FDA00039912328500000514
进行反卷积运算，得到h1(l1)的值，POTDR-A(l1)为所述第一背向散射信号，l1表示从所述被测光纤的第一端到第二端的自变量，Pin-A为所述第一探测信号的脉冲信号,h1(l1)为被测光纤在从第一端到第二端的方向上的背向散射冲激响应，
Figure FDA00039912328500000515
为卷积运算符；
对
Figure FDA00039912328500000516
进行反卷积运算，得到h2(l2)的值，POTDR-B(l2)为所述第二背向散射信号，l2表示从所述被测光纤的第二端到第一端的自变量，Pin-B为所述第二探测信号的脉冲信号,h2(l2)为所述被测光纤在从第二端到第一端的方向上的背向散射冲激响应；
根据
Figure FDA00039912328500000517
求得
Figure FDA00039912328500000518
的值
Figure FDA00039912328500000519
L为所述被测光纤的长度，a1(x1)为所述被测光纤从第一端到第二端上的损耗因子，PP-B为所述第一脉冲波形；
根据
Figure FDA0003991232850000061
求得
Figure FDA0003991232850000062
的值
Figure FDA0003991232850000063
a2(x2)为所述被测光纤从第二端到第一端上的损耗因子，PP-A为所述第二脉冲波形；
将
Figure FDA0003991232850000064
和
Figure FDA0003991232850000065
相乘，得到
Figure FDA0003991232850000066
求得
Figure FDA0003991232850000067
S1(l1)为所述第一探测信号在所述被测光纤上的背向散射俘获系数，S2(l2)为所述第二探测信号在所述被测光纤上的背向散射俘获系数，as为所述被测光纤的背向散射因子。
15.根据权利要求10或11所述方法，其特征在于，还包括：
根据所述有效截面积计算所述被测光纤的模场直径。
16.一种光纤测量装置，其特征在于，用于连接被测光纤的第一端，包括：
激光模块、光时域反射仪模块、脉冲波形探测模块和处理器；
所述激光模块，用于向所述被测光纤发射第一探测信号；
所述光时域反射仪模块，用于探测所述第一探测信号的背向散射信号，得到第一背向散射信号；
所述脉冲波形探测模块，用于探测从所述被测光纤的第二端发送的第二探测信号，得到第二脉冲波形，所述第二探测信号的波长与所述第一探测信号的波长相等；
所述处理器，用于获取第二背向散射信号和第二脉冲波形，其中，所述第二背向散射信号为当从所述被测光纤的第二端向第一端发射所述第二探测信号，从所述被测光纤的第二端探测得到的所述第二探测信号的背向散射信号，所述第二脉冲波形为在所述被测光纤的第一端探测到所述第二探测信号得到的脉冲波形；
所述处理器，还用于根据所述第一背向散射信号、所述第二背向散射信号、第一脉冲波形、所述第二脉冲波形和所述被测光纤的有效折射率，以及所述第一探测信号或所述第二探测信号计算所述被测光纤的有效截面积，所述第一脉冲波形为在所述被测光纤的第二端探测所述第一探测信号得到的脉冲波形。
17.根据权利要求16所述装置，其特征在于，所述处理器，还用于根据所述有效截面积识别所述被测光纤的类型。
18.根据权利要求16或17所述装置，其特征在于，还可以包括接头、环形器和模拟开关；
所述接头连接所述环形器和所述被测光纤的第一端；
所述环形器连接所述激光模块和模拟开关，所述模拟开关连接所述光时域反射仪模块或所述脉冲波形探测模块，所述处理器连接所述模拟开关、所述激光模块、所述光时域反射仪模块和所述脉冲波形探测模块；
所述激光模块，用于向所述环形器发射所述第一探测信号；
所述环形器，用于接收所述第一探测信号，并向所述被测光纤转发所述第一探测信号；
所述环形器，还用于接收并向所述模拟开关转发所述第二探测信号或所述第一探测信号的背向散射信号；
所述处理器，还用于指示所述模拟开关连接所述光时域反射仪模块或所述脉冲波形探测模块；
所述模拟开关，用于连接所述光时域反射仪模块或所述脉冲波形探测模块；
所述光时域反射仪模块，用于当连接所述模拟开关时，探测所述第一探测信号的背向散射信号，得到所述第一背向散射信号；
所述脉冲波形探测模块，用于当连接所述模拟开关时，探测所述被测光纤的第二端发送第二探测信号，得到第二脉冲波形。
19.根据权利要求18所述装置，其特征在于，还包括：
光电探测器和模数转换器；
所述光电探测器连接所述环形器和所述模数转换器，用于将所述环形器接收的所述第二探测信号或所述第一探测信号的背向散射信号转换为电信号，并将所述电信号转发给所述模数转换器；
所述模数转换器连接所述模拟开关，用于将所述电信号转换为数字信号，并将所述数字信号转发给所述模拟开关。
20.根据权利要求19所述装置，其特征在于，所述处理器还用于执行如权利要求2-6中任一项所述的光纤测量方法。
21.一种光纤测量装置，包括：处理器以及存储器；
所述存储器和所述处理器通过线路互联，所述存储器中存储有指令，所述处理器用于执行如权利要求1-6中任一项所述的光纤测量方法。
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-6中任一项所述的光纤测量方法。
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