CN1179205C - 用定位事件的反向传播信号方法来监视结构的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于监视诸如机械、建筑、光纤通信链路及基础设施结构的设备和方法，包括一波导管(10)和一光源(20)，光源(20)发射的光进入波导管(10)的两端，以在波导管(10)中产生反向传播的光信号。波导管(10)采用由硅石构成的光纤或纤维束的形式，并且在所述设备和方法中，由于某个事件使得光的特性受到外部参数的修改或影响。提供的探测器(30)用于探测波导管(10)两端光的形式，并确定所述受参数影响而修改的信号之间的时间延迟或差值，以在波导管(10)长度上确定所述事件的位置。

Description

用定位事件的反向传播信号方法 来监视结构的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种利用在光纤传感系统中定位事件的波导透射(waveguidetransmissive)反向传播信号法及其相关系统，来监视一种结构(structure)的设备和方法。
在本说明书和权利要求书中使用的术语“结构(structure)”应理解为是指可以应用所述设备和方法的各种机械、建筑、基础设施如管道等等，以及用作从一个地方到另一个地方发送数据的通信链路的波导管本身。
还应该理解，在本说明书和权利要求书中使用的术语“光(light)”是指电磁辐射光谱中的可见光和不可见光部分这两者。
背景技术
光学器件普遍使用在工业和科学领域中，光学器件包括激光空腔谐振器(cavities)、波导管、透镜、滤波器和其它光学元件以及它们的组合。这样的光学器件用在大量的仪器和设备中。
光子学技术给通信和传感器领域带来了革命性的变化。这主要是由于光学和光电器件的快速发展的缘故。大量的玻璃材料、材料掺杂物和波导管结构都是可以使用的，本发明涉及用于在光纤传感系统中定位事件的波导透射反向传播信号方法及其相关系统。
目前，迫切需要能提供实时监视如各种机械、建筑和光纤通信链路等结构的完整性或条件的传感器和系统。特别是光纤传感器由于其电介质特性、精细的尺寸、被远程定位的能力以及在本征传感器情况下的快速响应时间的原因，在这些应用中是非常有前途的。它们还有可以在有害环境下使用的特别优点。另外，与传统的传感技术如大多数光学测量、电位电极、电阻金属箔测量仪和压电变换器这些现有的常规的传感技术相比，具有一些非常明显的优点。
由于将常规的传感器结合应用到检测环境中的困难以及传感器的限制，工程设计的结构通常不实时监视。而且，常规的传感器一般是点式的传感器件，因此要求大量的传感器来覆盖想要涉及的较大区域或较长长度。这种系统的后续成本和复杂性常常是最不实用的。
光纤传感器由于它们本身内在的特性克服了上述的许多困难。另外，光学传感器和光学处理系统与电子计数器部件不同之处在于它们是极快的并且不受电磁干扰(electro-magnetic interference，EMI)的影响。该技术在监视应用中得到了广泛的接受，并且期望能在实现实时结构的完整性和机械条件监视系统中起到主要的作用，从而提供一种先进的新一代的工程使用的传感器。
光纤传感器技术在过去的几十年中取得到了长足的进步。已经开发出许多种不同的传感技术来监视一些特殊的参数。为了监视这些特殊的参数，已经开发出不同结构的纤维传感器件，每一种纤维传感器件的光学调制原理是不同的。光纤传感器可以是本征的或非本征的，分别依赖于传感器是传感元件还是信息载体。当传感器仪器的长度位于离散的区域时，它们被指定为“点式，，传感器。如果传感器能够在其整个长度上连续测量被测对象区域，它就是熟知的“分布式”传感器；“准分布式”传感器在沿光纤长度的多个位置上使用点式传感器。光纤传感器可以是透射的结构也可以用在通过镜象纤维端面(end-face)而形成的反射结构中。所以，光纤传感器实际是一类传感器件。它们不象很多常规的传感器如电应变测量仪器和压电变换器那样，不限于单一的结构和操作中。
但是，至今多数的光纤传感器系统是基于点式传感器件的，因此也就要求大量的传感器来覆盖较大的区域或较长的长度上。
几乎没有开发出分布式的技术并得到商业应用。在已经开发出的技术中，更少的技术真正能够在纤维的长度上定位传感参数或干扰的区域或位置；它们只是简单地检测、报警，有时确定一个事件发生的次数。
在现有技术中设计的能够定位传感参数的分布式传感方法包括：
●多数监视纤维光缆完整性的现行技术是使用光学时域反射计(opticaltime domain reflectometry，OTDR)(即锐利弯曲、纤维裂缝、纤维衰减、连接器损耗等)基于静态或缓慢变化进行测量的。这种方法主要基于光学雷达技术，其中发送到光纤中的非常窄的光脉冲由在其长度上的纤维材料或结构中的中异常结构(即裂缝破，局部的压缩，故障等)进行后向散射或后向反射，然后将被测量的经历时间用于确定所述异常结构。
●已经开发的光纤分布式温度传感器(Distributed Temperature Sensor，DTS)系统用于在一根光纤的整个长度上以及该纤维附着的任何表面或结构上进行连续的温度测量。在大多数分布式温度传感中，烧结(stoke)和反烧结返回信号的强度比率在一个光时域反射计(OTDR)结构中进行测量。最后的结果就是对传感器的整个长度上分布的温度的真实测量结果。
●用于应力和压力测量的各种OTDR后向散射技术也已经进行了研究，虽然还没有可以利用的商业技术。
●在特殊位置或几何结构中的Sagnac干扰仪回路的物理布局也已经用于分布式纤维干扰探测和定位。在Sagnac干扰仪中，光被发送到与传感回路相反的一端，以便两个光束在相反的方向上在该回路中循环，然后重新组合以在单个的光探测器上产生一个相位干扰模式。在这些方法中没有使用反向传播信号之间经历的时间或时间延迟。
最常用的定位事件的方法是根据使用极窄激光脉冲的后向散射或后向反射，并结合一些其它形式的传感机制来提出关于实际传感参数(即温度、应力、压力等)的进一步信息的技术。但是，虽然在光子学(photonics)器件方面的当代进展已经可以开发非常精确和准确的系统并进行商品化，但是它们常常是非常复杂和昂贵的。这些单元复杂和成本高的主要原因在于它们需要非常高的精度和需要高速元件以便产生极其窄的激光脉冲，检测极低功率的光信号(这样常常要涉及到光子计数和信号的有效平均)，并且为光脉冲经历的时间提供极其准确的时序。
由于要求测量和平均非常窄的低功率的脉冲的经历时间，故这项技术常常被限制在监视静态或非常缓慢变化的参数上。另外，至今多数依据这个原理的系统仅用于监视温度。但是，它们比多数其它技术提供了一个更有意义的优点，包括本申请的优点，即能够提供在整个纤维长度上的传感参数的分布。
不过，还能够获得实时、准静态和动态的有关对光纤干扰的信息，特别是对发生得太快而不能利用OTDR技术探测的瞬间事件，这将是很有意义的进展。这可以通过将不能定位事件的分布式传感技术与能够定位事件的兼容技术相结合来实现。这会具有监视接近该纤维或该纤维附着的任何结构和材料的进一步的优点。这样和功能应该会使得真正实现分布式传感应用，如结构完整性监视、管道泄漏监视、地下监视、机械条件监视和高度安全区域的入侵监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种在波导传感系统中定位事件的波导透射反向传播信号的方法及其相关系统。
本发明提供了一种用于监视结构和定位事件位置的设备，包括；
一个光源；
一个波导管，用于从该光源中接收光，以引起该光在波导管中在两个方向上传播，因而在波导管中提供反向传播的光信号，波导管能使反向传播的光信号或信号的一些特性受到由某个事件引起或指示的外部参数的修改或影响，以提供修改后的反向传播光信号；以及
探测器装置，用于探测受参数影响的修改后的反向传播光信号，并用于确定修改后的反向传播光信号之间的时间延迟或差值，以便确定该事件的位置。
本发明依赖于对于受相同事件影响的透射反向传播光信号之间时间延迟或差值的测量。在本发明的配置中，光信号，最好是连续波(continuous-wave，CW)的光信号，最好是从单一的光源发出并发送到波导管中，并且同时由探测器例如两个单独的光探测器进行探测。使光信号成脉冲是不必要的，虽然它可以应用在某些配置中。任何用于改变反向传播信号的传感参数将以相同的方式影响两个信号，但是因为受影响的反向传播信号必须每个都连续穿过波导管长度剩余的部分到达它们相应的光探测器中，所以就会得到这些被探测信号之间的时间延迟或时间差值。该时间延迟直接正比于在波导管长度上传感事件的位置。因此，如果探测和测量到该时间延迟或差值，就可以确定该事件的位置。同时，如果正在使用兼容的传感机制，则传感的事件可以被确定出数量和/或被识别出(即应力、振动、发出声音、温度瞬间值)。另外，非敏感光纤延迟线可以在一端或两端上连接到波导管上，以便在透射反向传播信号之间增加一个附加的延迟并提供不敏感的引线纤维(lead fibre)。这有助于将该技术设计为适用的工作系统。
本发明实际上还有可以在任何现有类型的透射分布式光纤传感器上工作的优点，使得可以探测动态和瞬间的事件，确定其数量，并在构成波导管的光纤长度上定位任何位置。而且，它在可透射的结构中工作，这样，实质上向后向探测器发送整个光信号和功率，并且不要求信号的平均，还通过受相同干扰影响的反向传播光信号之间时间延迟的测量确定事件的位置。
不加任何限制，本发明可以兼容的、非定位分布式光纤传感技术的例子包括：
●模态度量(Modalmetric)干扰仪
●Sagnac干扰仪
●Michelson干扰仪
●长度Fabry-Perot干扰仪
●Mach-Zehnder干扰仪
●双模式干扰仪
波导管最好是硅石波导管。
从光源发出的光最好同时发送到波导管的相反的端上。
光源最好是单独光源。但是，在其它一些实施例中，两个CW或同步光源可以用于同时将光发送到波导管的相反的端上。
波导管最好是构成一个事件敏感光纤的一个或多个光纤。
而且，最好在传感波导管的任何一端或两端上连接进一步的硅石波导管，以便增加透射反向传播信号之间的附加延迟，并且提供不敏感的引线波导管(lead waveguides)。
所述探测器装置最好包括：
第一个和第二个光探测器，用于同时接收来自硅石波导管中的反向传播信号的辐射；以及
处理装置，用于接收来自所述第一个和第二个光探测器的信号，以确定相同干扰影响的信号之间的时间延迟或差值，因而确定传感事件的位置。
最好，一个波导管耦合器或一组波导管耦合器被安排在光源、光探测器和硅石波导管之间，以使光能够同时从光源发送到硅石波导管的两端，并且探测器装置还被连接到所述一个耦合器或一组耦合器上，以使反向传播透射辐射可以直接从硅石波导管通过所述一个耦合器或一组耦合器到达探测器装置。
本发明还提供了一种用于监视结构以定位事件位置的方法，该方法包括步骤：
使光被发送进入到波导管以便引起光在沿波导管的两个方向上传播，因而在波导管中提供反向传播的光信号，波导管能够使得反向传播光信号或这些信号的某些特性受到外部事件引起的外部参数的修改或影响，以提供修改后的反向传播光信号；以及
探测受参数影响的修改后的反向传播光信号，并用于确定修改后的反向传播光信号之间的时间延迟或差值，以便确定事件的位置。
所述光最好是发送到波导管的两端，以提供反向传播信号。
所述光最好从单独的光源发送到波导管的两端。
本发明的优选实施例提供了一种用于在光波导管中定位事件的波导透射反向传播信号方法及其相关系统，包括：
提供一种由波导管材料构成的传感光纤，该材料设计成用于同时发送反向传播光信号；
提供一种用于在光学波导管中定位事件的探测器；
提供一种用作传感光纤和探测器之间的不敏感光引导的由波导管材料构成的引线光纤；
提供一种用作传感光纤和光源之间的不敏感光引导的由波导管材料构成的引线光纤；
连接传感光纤和引线光纤，使得对准波导管的中心，并保持固定在接头(splice)上；
将反向传播的光信号发送到传感光纤和引线光纤，该光信号在所述传感光纤受到干扰时被修改，从而使修改后的反向传播光信号继续沿所述传感光纤传播；
通过引线光纤，将改变后的反向传播信号从传感光纤传送到探测器中，这样就可以测量和利用所接收的修改后的反向传播信号之间的时间差值，以便确定被传感事件的位置；以及
登记传感光纤光信号的任何变化，这样就可以确定传感参数的数量或识别传感的参数。
在上述在光波导管中定位事件的波导透射反向传播信号的方法及其相关系统中，传感光纤和引线光纤可以是单模或多模的；并且提供一种传感器配置(单模或多模)，具有任何适当的波导管长度，任何适当的几何形状，并与在光波导管中定位事件的波导透射反向传播信号方法及其相关系统相兼容，这种配置设计成使得传感器灵敏度和探测能力被最优；而探测器包括定位系统光学及光电子接口或适当的光学和电子配置；所述光源用作激励源；连接方式可采用熔合连接或者其它方式；除了修改后的反向传播信号之间的时间差值，确定被传感事件的位置还可以测量和利用这些信号之间的时间延迟；而波导传感器光信号可以用于兼容传感技术。
本发明的优选实施例还在于提供这样一种方法，即在光纤中产生用于定位事件的波导透射反向传播信号的方法及其相关系统，它包括，但不限于以下的步骤：
●准备一种由波导材料构成的光纤(单模或多模的)，该波导管材料设计成用于同时发送多个反向传播光信号。
●用任何适当的波导管长度、任何适当的几何形状，准备一种传感器配置(单模或多模的)，并与在光波导管中定位事件的波导透射反向传播信号方法及其相关系统相兼容，这种配置设计成使得传感器灵敏度和探测能力被最优。
●准备一种波导传感器并通过切开或打磨其端子准备光纤引线，以便建立一个平的、光滑的表面。从切开的或打磨的波导传感器和纤维引线端面上小心地除去污染物之后，将波导传感器和纤维引线端对端地放置在熔合连接的设备上并熔合在一起多次(times and currents)。如果需要的话，可以多次重复熔合连接过程。波导传感器和纤维引线的中心和总的直径是不限制的，在熔合连接过程之前，变换的步骤或V型槽可以用在熔合连接设备上来对准波导传感器和纤维引线的中心。波导传感器和纤维引线的不同的组合可能要求一种不同的或唯一的一组熔合连接参数。
●在熔合连接之后，在任何位置上切开或打磨波导传感器，以便建立一个平的、光滑的表面。切开或打磨表面的位置建立传感器的定位长度或传感区域。在小心地从切开的或打磨的波导传感器端面上除去任何的污染物之后，在希望的位置上熔合连接到第二个纤维引线。
●以利用粘合、连接、接合或耦合纤维引线到光源、耦合器、光探测器和信号处理电子设备的适当组合和配置的任何方式，准备或连接该纤维的空余端子，在光波导管中，实现定位事件的透射反向传播信号方法。
●最好，制作的传感器和/或暴露的熔合连接区域通过在适当器件或材料(即热收缩熔合连接保护器，丙烯酸盐、瓷釉、环氧树脂、聚酰亚胺等)上希望的区域进行包装或涂覆来加以保护。
●在一个优选实施例中，传感器波导管是多模光纤，而引线纤维是单模纤维。
●在另一个优选实施例中，多个多模纤维和单模纤维被端对端地熔合连接起来，以沿整个纤维组件构成几个敏感和不敏感的区域。
●在其它一些优选实施例中，多个单模纤维被熔合连接到相应的多模纤维上，并且多个单模纤维被连接到一个耦合器上，该耦合器反过来又连接到一个单模纤维上，以构成一种多路复用传感器配置。
●在另一种可选配置中，传感器纤维可以由两个或多个适合成形的光纤(单模或多模的)替换，并且附加的多个耦合器可以用于将多个传感器纤维连接到光纤引线上。在这种配置中，为便于数量增多的传感和引线纤维，在这种器件上要求更多数量的耦合器和光探测器。
●在上述可选配置的优选实施例中，传感部分由两个适当成形的单模光纤构成，而不敏感的引线是单模光纤的。通过在任意一端或两端上使用单模耦合器，两个传感纤维被连接到一个引线纤维上。
本发明对任何可以在可透射配置中设计的光学波导分布式传感技术都是有效的。在一个优选实施例中，但不限于该优选实施例，分布式传感技术根据模态度量(Modalmetric)技术，使用不敏感单模纤维到敏感多模纤维的熔合连接。在另一个优选实施例中，但不限于该优选实施例，分布式传感技术是根据Mach-Zehnder或Michelson干扰仪，利用两个单模纤维作为敏感区域的。
波导管最好包括至少一个光纤和/或至少一个光纤器件。在本发明的一些实施例中，波导管可以仅包括一个没有任何附件元件的光纤。但是，光纤在其长度上可以包括无源或有源元件。而且，光纤在其长度上可以包括传感元件，并且那些元件可以包括在应用环境中将响应所需参数变化的器件，并且影响在波导管中电磁辐射传播的特性和特点，从而提供该参数变化的指示。
最好是可使用任何适当的CW或脉冲单频或多波长源，或多个源。在一个优选实施例中，但不限于该优选实施例，使用一个CW或脉中相干激光二极管提供光信号。在另一种可选配置中，相同或变波长的多个光源可被用于产生反向传播信号。本发明的优选实施例提供了这样的可能性，即利用结合了激光二极管、发光二极管、光探测器、耦合器、隔离器、循环器和过滤器的全纤维、低成本光学器件。可以将任何适当的光源、耦合器和光探测器装置用在传感器和定位系统上。在一个优选实施例中，所要求的的光源的光特性能够使光发送到单模波导管并在单模波导管中传播。为了定位，在光在单模纤维中传播的整个时期内，在单模纤维中传播的光必须保持单模形式。一旦光从单模光纤发送到多模光纤中，可以激励几个模式，并且多模光纤将对各种参数敏感。一旦光从多模光纤发送回单模光纤，则仅支持一个单独模式并且该单模式传播到系统的光学元件中。以这种方式来实现引入/引出纤维的降低灵敏度和传感器定位。在实际应用中，为了提高信噪比，单模光纤应该足够长以削弱所有的覆层模式。这个优选实施例用于在两个方向传播透射反向光信号。
在波导传感器中使用传播的电磁辐射的特性和特点，能使监视在非破坏方式下进行。这样，为了监视和定位希望的参数，传感器不需遭到破坏、折断和毁坏。
在这种方式中，根据本发明的优选实施例，电磁辐射从一个光源，如带引线的激光二极管、纤维激光或发光二极管，被发送到一个光波导管中(单模或多模的)，如光纤，并沿光波导管传播。光波导管连接到(临时或永久地)一个光波导管光分解器或耦合器上，并且当电磁辐射到达光分解器时，电磁辐射可以分支输出到光分解器的两个输出波导管臂上。该光分解器的每个输出臂都熔合连接到其它的耦合器上，这样两个耦合器构成两端的发送和探测端口，如上述的反向传播方法所述的。光信号同时发送到耦合器的输出波导管的臂上。在每个耦合器中仅使用一个输出臂，另一个被折断或终止，以避免回反射。耦合器的输出臂直接连接到(临时或永久地)波导传感元件之一上或连接到(临时或永久地)波导传感元件的引线光波导管上。光分解器的任何一个输出波导管臂可用于将电磁辐射通过一个光波导管引线发送到传感器波导管。同样地，多个输出波导管的臂可用于将电磁辐射发送到多个单一的的或多路复用的波导传感器。发送到波导传感器的每一个反向传播信号沿波导管的整个长度传播，直到到达相反端，并以与初始发送信号相反的方向，返回发送到后面的耦合器。这些信号通过后面的耦合器，被在相反的方向上分解。部分信号被发送回第一个耦合器和激光器，剩余的信号沿后面耦合器的未用的臂发送，并在光探测器上终止。光信号同时由两个光探测器监视。适当的电子信号处理方案和算法处理来自每个探测器的信号并通过确定受同样干扰影响的信号之间的时间延迟或差值，提供被传感事件的位置。这个不敏感的光纤引线可以非常长，以提供光信号之间附加的时间延迟。这就有助于将该技术设计为实用的工作系统。
在这种方法中，依据本发明可选的优选实施例，传感部件由两个或多个更适当成形的纤维所组成(单模或多模的)，并且不敏感的引线是单模纤维。多个传感纤维通过在传感纤维任一个端或两端上使用附加的单模耦合器而被连接到引线纤维上。
最好，仪器的光学和电子装置采用噪声最小化技术。
最好，所有的光学和电气元件都使用单一的光纤输入口，将被定位在一个单一的仪器控制盒上。
电光器件、声光器件、磁光器件和/或集成的光学器件也可在该系统中使用。
本发明还提供了一种用于监视光纤通信链路并用于定位链路上干扰的位置的设备，其中，数据信号被发送到该链路中，并从该链路中接收数据信号，所述设备包括：
一个光源，用于将光发送到所述链路中，以引起该光沿着所述链路在两个方向上传播，从而在所述链路中提供反向传播的光信号所述链路能使反向传播的光信号或信号的一些特性受到干扰的修改或影响，以提供修改后的反向传播光信号；以及
探测器装置，用于探测修改后的反向传播光信号，并用于确定修改后的反向传播光信号之间的时间延迟或差值，以便确定干扰的位置。
本发明还提供了一种用于监视光纤通信链路以定位该链路上干扰的位置的方法，其中，数据信号被发送到该链路中，并从该链路中接收数据信号，所述方法包括步骤：
将光发送到该链路中，以使所述光沿所述链路在两个方向上传播，从而在所述链路中提供反向传播光信号，所述链路能使反向传播的光信号或信号的一些特性受到干扰的修改或影响，以提供修改后的反向传播光信号；以及
探测受干扰影响的修改后的反向传播光信号，并确定修改后的反向传播光信号之间的时间延迟或差值，以便确定干扰的位置。
附图说明
下面将参考附图，通过举例的方式，进一步说明本发明的优选实施例，附图中：
图1表示本发明的一般实施例；
图2表示使用模态度量传感技术的本发明的一个实施例；
图3表示使用Mach-Zehnder干扰仪传感技术的本发明的又一个实施例；
图4是使用模态度量传感技术的一个集成光纤传感和通信系统；
图5表示本发明的再一个实施例；
图6是说明如图5详细表示的，当一个扰动作用在一个14.71km长的纤维链路上时，一个由本发明优选实施例的方法实现的系统的实际响应的示波器图；
图7是说明如图5详细表示的，当一个扰动作用在一个14.71km长的纤维链路上时，另一个由本发明优选实施例的方法实现的系统的实际响应的示波器图；
图8表示使用模态度量传感技术和使用通过本发明优选实施例的方法实现的定位干扰的能力的、组合的光纤传感和通信配置；
图9表示本发明的再一个实施例；和
图10表示本发明的再一个实施例。
具体实施方式
参考图1，说明了一个一般的安装过程，其中，分布式传感器10可以放在某些任意长度的不敏感纤维引线14a和14b之前和之后。重要的是强调这种方法需要任何一个或两个不敏感的纤维引线14a和14b；它们简单地提供了附加的延迟线路，以便增加透射反向传播信号之间的附加延迟，从而提供不敏感引线纤维，和/或便于利用传感区域的特定位置。这有助于将该技术设计为适用的工作系统。不敏感的引线14a和14b可以是熔合接头17连接或者用其它方式连接到传感纤维10。
光纤链路(总距离dx)由长度为da的不敏感部件14a、长度为db的敏感部件10和长度为dc的第三个不敏感部件14b所组成，不敏感部件14a连接到熔合接头17，该熔合接头17又连接到敏感部分10，最后又有一个熔合接头17将敏感部分10连接到不敏感部分14b。安装的目的是沿纤维链路10(点B和点D之间)定位一个干扰18(在点C)。通过将光同时发射到点A和点E，该纤维链路具有两个反向传播的光束。沿纤维链路10的敏感部分任何地方的扰动18将引起两个等同的扰动信号，每个在交替的方向上传播；即从点C向点E，从点C向点A。如果已知每个信号到达时间的不同(分别到达点A和点E)，则沿db干扰发生的点可以用下面的方程计算出来：
        dx＝da+db+dc
          ＝da+db1+db2+dc             (1)
每个信号到达时间的不同(分别到达点A和点E)可以由下式给出
      Δt＝(Δtb2+Δtc)-(Δtb1+Δta)        (2)
这里，Δta、Δtb1、Δtb2、Δtc指光信号分别穿过距离da、db1、db2和dc所用的时间，可以利用t＝d/ν，由已知的距离进行计算，其中ν是光信号的速度，由c/nfibre给出，其中c是光在真空中的速度(3×108m/s)，nfibre是光纤的有效折射系数。
重写Δt的方程，我们有：
Δt = d b 2 + d c - d b 1 - d a ν - - - ( 3 )
利用dx的方程，我们用关系式db2＝dx-da-dc-db1进行代换，可以给出：
Δt = d x - d a - d c - d b 1 + d c - d b 1 - d a ν
= d x - 2 d a - 2 d b 1 ν
= d x - 2 ( d a + d b 1 ) ν - - - ( 4 )
因此，以点A作参考点，干扰点由下式给出：
类似地，以点E作参考点，干扰点由下式给出：
很有趣的是，请注意，这个结果说明只需要知道整个光纤链路的长度dx，而不需知道该系统中各种敏感和不敏感纤维区域的相应长度。通过使用OTDR，在一个项目的设计和安装阶段，或安装之后，可以容易地得到这个信息。那么，一旦系统知道总的长度并测量出时间延迟Δt，就可以使用方程5或6直接计算，从而确定出传感事件的位置。
在图2的实施例中，CW相干激光从带引线的激光二极管20和纤维隔离器22被发送到单模光纤15中，并沿着光纤15传播。光纤15通过熔合接头41连接到单模光纤耦合器24的一个臂上，并且当光到达耦合器24时，该光可以分支到耦合器24的两个输出臂上，这个耦合器24的每个输出臂分别通过熔合接头42a和42b连接到其它单模纤维耦合器26a和26b，这样，从激光源20来的光同时发送到其它两个耦合器26a和26b的每一个上面。使用模态度量传感技术，这两个耦合器26a和26b组成双端反向传播方法的发送和探测端口。光信号同时被发送到耦合器26a和26b的输出臂27a和27b上。只使用分别来自每个耦合器26a和26b的一个输出臂27a和27b，耦合器的其它所有未用的臂都被折断或终止，以避免后向反射19。耦合器26a和26b的输出臂27a和27b终止于单模光纤防水壁(bulkhead)连接器(通过适配器)28a和28b上。一个连接的(connectorised)单模纤维引线14a被连接到适配器28a，以使来自耦合器26a的光以一个方向发送到纤维链路中。相似地，对于反向传播信号，一个连接的单模纤维引线14b被连接到适配器28b，以使来自耦合器26b的光以相反的方向发送到纤维链路。单模纤维引线14a通过熔合接头43连接到多模传感纤维10的一端，而单模纤维铅14b则通过熔合接头44连接到多模多模传感纤维10的相反端，这样构成所需要的透射反向传播传感回路结构。通过纤维传感器10发送的每个反向传播信号沿整个纤维链路长度进行传播，直到它们到达相反的端，并且通过引线14a和14b，以及经适配器28a和18b的防水壁被发送回来，分别以与初始发送信号相反的方向进入耦合器26a和26b中。这些信号均通过耦合器26a和26b在相反的方向上被分解。部分信号后向传播到第一个耦合器24和激光器20，而剩余的信号分别沿后面的激光耦合器26a和26b的臂16a和16b传播，并终止在光电耦合器30a和30b上。纤维隔离器22用于减少发送回激光二极管中光的数量。光信号同时由两个光探测器30a和30b监视。适当的电子、信号处理方案和算法处理从每个探测器30a和30b来的信号，并根据确定受相同干扰影响的信号之间的时间延迟或差值，提供被传感事件的位置18。如果需要的话，不敏感光纤引线14a和14b可以是非常长，以提供这些光信号之间附加的时间延迟。
在图3的实施例中，CW相干激光被从引线激光二极管20和纤维隔离器22发送到单模光纤15中，并在光纤15上传播。光纤15通过熔合接头41连接到单模光纤耦合器24的一个臂上，并且当光到达耦合器24时，光可以分支到耦合器24的两个输出臂上。这个耦合器24的每个输出臂分别通过熔合计接头26a和26b连接到其它单模纤维耦合器26a和26b上，这样从激光源20来的光同时发送到其它两个耦合器26a和26b的每个上。这两个耦合器26a和26b使用Mach-Zehnder干扰仪传感技术，构成双端反向传播方法的发送和探测端口。光信号同时发送到耦合器26a和26b的输出臂27a、27c和27b上。只使用耦合器26b的一个输出臂27b，耦合器的所有其它未使用的臂被折断或终止，以避免后向反射19。耦合器26a和26b的输出臂27a、27c和27b终止于单模光纤防水壁连接器28a(通过适配器)、28c和28b上。被连接的单模传感纤维10a和10c分别连接到适配器28a和28c上，以使从耦合器26a来的光在一个方向上同时发送到纤维链路上。可选择地，再一个耦合器可以被使用，用臂10a和10c来代替使用臂27c和适配器28c。相似地，对于反向传播信号，被连接的单模纤维引线14被连接到适配器28b，以使来自耦合器的光被以相反的方向发送到纤维链路上。单模传感纤维1 0a和10c分别通过熔合接头45和46连接到单模耦合器60的一个端上，而单模纤维引线14通过熔合接头47连接到相反侧的耦合器60的一个臂上，因此构成所要求的透射反向传播传感回路结构。耦合器60的未用的臂被折断或终止，以避免后向反射19。通过纤维装置(Arrangement)发送的每个反向传播信号沿整个光纤链路长度进行传播，直到它们到达相反的端上并分别经防水壁连接器28a、28c和28b被反射回来，并以与初始发送信号相反的方向进入耦合器26a和26b。这些信号被在相反方向上分解进入耦合器26a和26b。部分信号返回穿过第一个耦合器24和激光器20，而剩余的信号分别沿着后者的耦合器26a和26b的臂16a和16b进行传播，并终止于光探测器30a和30b。纤维隔离器22用于减少发送回到激光二极管的光量。光信号同时由两个探测器30a和30b监视。适当的电子、信号处理方案和算法处理来自每个探测器30a和30b的信号，并通过确定受相同干扰影响的信号之间的时间延迟或差值，提供被传感事件的位置18。如果需要的话，不敏感光纤引线14可以是非常长，以提供这些信号之间的附加的时间延迟。
图4说明了一个使用模态度量传感技术的集成光纤传感和通信系统，在下面的实施例中将对其进行进一步详细说明。
图5表示用于验证本发明可行性的本发明实施例的图，在下面的例子中还将对其进行进一步详细说明。图6表示一个示波器波形图，它表示由本发明优选实施例的方法实现的系统的实际响应，在图5和下面的实施例中详细说明的是当扰动作用在14.71km长的纤维链路的纤维上时的情况。图7表示另一个示波器波形图，它表示由本发明优选实施例的方法实现的系统的实际响应，在图5和下面的实施例中详细说明的是当扰动作用在14.71km长的纤维链路的纤维上时的情况。
图8是利用模态度量技术和通过本发明优选实施例的方法实现的定位干扰的能力，表示组合的光纤传感和通信配置方案。在该技术的实际应用中，常常希望反向传播信号的两个发送点都在同样的物理位置上。这点通过使用能够有效构成一个单端系统的多纤维电缆很容易实现。在所述配置中，一个单模纤维用作通信纤维，同时两个纤维，一个单模纤维和一个多模纤维需要在感兴趣的特定区域(阴影区域)上安装模态度量侵入传感器(事件探测和位置确定)。在阴影区域中沿多模纤维任何位置上的扰动将产生两个反向传播的扰动信号。测量它们各自到达链路发送机端的时间差值将可以定位待确定的干扰的位置。
参考图8，表示了一个包括通信纤维151的通信电缆150。纤维151的一端连接到发送机152上，另一端连接到接收机153上。发送机152将数据发送到纤维151上，由接收机153来接收。
电缆150还包括多模纤维155，在连接点157上连接到单模纤维156上。还有一个单模纤维158在连接点159上连接到多模纤维155上。纤维155、156和158在电缆150内构成回路型的结构，以使得由纤维155、156和158构成的连续纤维的160和161端相互邻近。
如上所述，反向传播信号发送到纤维155、156和158的两个端160和161上，而探测器(未示出)设计成用于探测从两个端160和161发送的两个反向传播信号。
任何企图侵入电缆150来物理访问纤维151必然会干扰作为传感纤维的多模纤维155，因而将按照上述的方式，产生和探测在端160和161上的两个反向扰动信号。通过确定所接收的两个修改的或扰动的信号之间的时间差值，就能确定所述企图侵入的位置。
虽然在图8的优选实施例中，纤维155、156和158互相连成回路形式，以使两个端160和161相互邻近，但是，也可以提供一种一般与纤维151并行工作的单独传感的多模纤维，并将光从电缆150的相反端发送到该纤维的两个端上，并且探测来自两个端并与光探测器同步的光，以便获得时间差值来定位企图侵入的位置。
                    优选实施例的多个例子
本发明的优选实施例已经通过下面的例子进行了测试。为了演示这里所述的本发明的可行性，构造了光纤透射反向传播信号方法和相关系统。但是，并不是至今所得到的所有结果均在下面的实施例中详细说明。
例子：使用模态度量(Modalmetric)效应的干扰点定位
已经知道当一个多模光纤遭到干扰时，会影响模式分布。在多模纤维中，这个模式分布的调制就是熟知的模态度量效应。通过探测在纤维的斑点(speckle)模式输出中强度的变化，在多模纤维中的模态度量效应可以用于传感和监视纤维本身、或者纤维附着的结构或目标的振动、干扰或运动。模态传感器因而可以用作结构监视中的振动传感器、高电压设备中的条件监视，电缆或管道以及防护墙周边安全的侵入探测。
起初，光纤主要使用在长距离和高速的通信系统中，但是，随着光纤电缆和光电子源和探测器成本的降低，光纤现在正用作许多通信应用中的主要载体，如LAN/WAN骨干网，并且用在很多小型和大型机构(如银行，国防、政府、公共设施和跨国公司)的专用通信网上。许多这样的通信网涉及发送敏感信息，使得通信链路的安全性成为优先考虑的因素。
模态度量效应可以很容易和有效地用于保护光纤电缆，防止任何入侵光纤电缆的企图。典型的将传感集成到一个纤维通信系统的装配如图4所示。
两个传感系统100a(即激光器)和100b(探测器和处理器)，以及通信系统200a(发送机)和200b(接收机)都集成到同一光纤10中。选择传感系统的波长以便不与通信信号(通过波长多路复用)相互干扰，并且还使得光纤对于传感波长来说是多模的。一些其它的结构也是可行的，但是，它们都采用相同的原理工作。模态度量处理单元将探测在纤维链路任何点上的任何扰动。
到现在为止，模态度量检测效应仅具有沿着分布式多模光纤传感长度来检测干扰的能力，不能定位干扰的准确地点。本发明人最近的试验已经表明：根据本发明这里说明的方法，通过确定两个反向传播信号之间的时间延迟，定位干扰是可以做到的。下面将在图5中说明该试验工作。
在图5中说明的安装过程与图1中的相似，在纤维链路中有两个反向传播光信号A1和B1。而且，传感纤维10(可以是例如2公里长，并位于接合点105和107之间)可以是在纤维电缆中的专用纤维，或与通信纤维一样的纤维。引线纤维10连接到构成波导网络末端上的不敏感引线纤维109和111上。引线纤维109通过接头115连接到有效长度(如5公里)的不敏感纤维113上，而纤维113通过接头117在117上连接到敏感多模纤维119上。纤维119通过接头107连接到纤维10上。纤维119可以具有有效长度，如8.8km。如果扰动P在指定的点(点A)作用到该多模纤维上，则将产生两个相似或相同的时变光信号，与模态度量效应一致，它们各自在相反的方向上传播。在与输入2(PS2)一致的扰动信号到达端口1(输出2)之前，与输入1(PSI)一致的扰动信号将到达端口2(输出1)。这是由于这样的事实，即PS2需要通过例如比PS2长14.71km(A到端口1和A到端口2的距离之差)的光纤进行传播。通过测量两个扰动信号之间的时间延迟，就可以计算出干扰的位置。在上述的装配过程中，假定光纤的折射指数为1.457，那么可以计算两个信号之间的时间差值为：
Δt = 14.71 × 10 3 m ( 3 × 10 8 m / s ) / ( 1.457 ) = 71.49 μs
几组测量是在图5说明的透射反向传播纤维配置中实现的。一个同图2说明的相同的试验安装过程用于测量扰动信号，一台Hewlett Packard 54810AInfinium数字化示波器用于采样扰动信号和手工测量所得到的时间差值。图6和图7表示从这样的数据捕获过程中得到的结果，从两个捕获过程来看，在两个扰动信号之间有一个很清晰的延迟，所测量的结果分别为65μs和70μs，与71.5μs理论计算值相吻合。误差(有效地为300m)可以是纤维有效折射指数假定值的结果，并且是由手工测量时间延迟的不精确性带来的。可以通过知道纤维的实际有效折射指数以及通过使用数字信号处理装置准确地确定时间延迟，来减少这些误差。
图9和图10进一步表示本发明的实施例，在该实施例中一个普通的波导管用于数据的传输(例如纤维通信链路)，还构成传感纤维以确定任何干扰该纤维的企图。这些实施例特别应用于保证通信链路的安全，指示任何侵入通信链路以便从通信链路盗听数据的企图。图10表示一个回路的结构，图9表示不带回路的结构。
在图9中，光纤200构成通信链路，将数据从一个地方发送到另一个地方。纤维200最好是在1150纳米波长(将是数据发送的波长)的单模纤维，和在850纳米波长(将是传感频率)的多模纤维。数据从发送机210被发送到纤维200中，发送机200可以包括含有集成隔离器的带引线的激光二极管，以使数据信号以1150纳米波长发送到单模纤维212中。纤维212在213被连接到纤维214上，而纤维214连接到耦合器216的一个臂上。耦合器216的输出在218连接到纤维200上。纤维200还在218连接到耦合器200上。耦合器220的一个臂连接到一个单模纤维221上，单模纤维221在222进一步连接到单模纤维224上。纤维221和224是在1550纳米波长的单模纤维。纤维224连接到对1550纳米波长敏感的探测器226上。
第一个反向传播传感系统240通过耦合器216的一个单模纤维214和一个多模纤维臂242连接到耦合器216的另一个臂上，这两个臂在接头243上连接在一起。纤维241和纤维242分另是在850纳米波长的单模的和多模的纤维，该波长是在图9实施例中使用的传感波长。反向传播传感系统240包括一个发送机，如带引线的激光二极管，用于将光以850纳米的波长发送到纤维241中，还包括一个探测器，用于以下面将要说明的方式探测从纤维241中发送的光。系统240可以与参考图2说明的带引线的二极管20和探测器30a相同。系统240可以包括适当的耦合器，使光能够从带引线的激光二极管发送到纤维241中，并使探测器从纤维241中接受光。这样，传感的光信号以850纳米的波长，从反向传播系统240发送到纤维241中。并且在耦合器216中与从发送机210来的数据发送信号耦合。波长为1550纳米的数据发送信号和波长为850纳米的传感信号都会穿过纤维200。
耦合器220具有连接到多模纤维249上的另一臂，多模纤维249在250上进一步连接到单模纤维251。纤维249和251分别是850纳米波长的多模和单模纤维。纤维251连接到与系统240等同的反向传播传感系统260上，这样，系统260在850纳米或670纳米的波长上发送并接收传感光信号，该信号进入纤维251和249，在纤维200中反向传播到达系统240发出的信号。
沿纤维200传播的1550纳米波长的数据信号，由耦合器220耦合到纤维221和224中，与大约850纳米的信号耦合。探测器226仅探测1550纳米波长的信号，因而从发送机210发送的数据是InGaAs。在系统240和260中的牵引器(Retractors)是Si型的，并且仅对850或670纳米的波长敏感。
由系统240和260发送的反向传播传感信号在反方向上沿着纤维200传播，纤维200是850纳米或670纳米的多模纤维。这样，多模纤维200构成沿其整个长度上的敏感纤维，因为它在850或670纳米的波长上是多模纤维，因而任何企图侵入纤维200以便从纤维200盗取数据的行为将引起在850纳米或670纳米波长上、被发送到纤维200中的光信号产生改变，以使在每个系统240和260中由探测器接收被修改后的反向传播信号，该被修改的信号是由于企图侵入导致的干扰而造成的。企图侵入的位置可以按上述实施例中的方式确定，即根据在系统240和260中接收的被修改信号之间的时间差值，就可以确定在光纤200长度上的侵入位置。
在系统240中和260中的探测器是适当地相互之间时间同步的，以便可以确定在系统240中接收的被修改的信号与在系统260中接收的被修改的信号在时间上的差值。
图10进一步表示与图9相似的实施例，差别只是图10的实施例具有两个被单一系统270使用的反向传播传感系统240和260，以及一个返回回路纤维271连接到耦合器220上，以便纤维200以与参考图2、3、5和8所说明的相同的方式，有效地返回到单一系统270中。纤维271是在传感波长上的单模纤维，以使得它不敏感，因而任何侵入纤维200的企图将引起对发送到纤维200中反向传播信号的修改，但是纤维271的干扰将不会引起对纤维271中的信号的任何修改，这样就可以探测在纤维200中企图侵入的位置。
在这个实施例中，反向传播信号从系统270中发送到纤维241和纤维271中，同时与从发送机210中发送的数据信号一起沿纤维200反向传播。探测器226按照与参考图9所述的相同的方式接收该数据信号。这个实施例具有定位探测器的优点，用于探测在相同位置的反向传播信号，因而避免了需要在不同位置上的探测器远程同步，如图9的实施例所示。
在本发明的优选实施例中，由探测器探测的修改的信号是由对传感纤维的干扰告警的光信号的任何参数。该参数可以是信号的强度，以使探测反向传播信号的探测器有效地注意到接收信号的强度，并且当该强度改变时，指示出接收由传感纤维上的干扰引起的修改信号。
                      优选实施例的应用
本发明的方法说明的光学器件和系统在很多领域中具有很广的应用。下面的例子代表性地说明了纤维传感和定位方法的很多潜在的用户，但本发明并不限于这些用户：
●公路、铁路、堤坝和桥梁维护公司。
●基础设施的所有者、操作者和保险者。
●管道建设公司、签约者和操作者。
●石油和石化公司。
●海岸石油钻井操作者和维护公司。
●周边护栏和防护墙安全公司。
●安全公司。
●政府和军队机构。
●发电和配电工业。
●电力、水利和燃料设施。
●塔的所有者和操作者。
●飞机制造、维修和操作者。
●非破坏性评估公司和设备制造商。
●研发公司和实验室。
●仪表和传感器制造商。
●体育设备和设施制造商和操作者。
●采矿作业者。
●海船所有者、操作者和保险者。
●质量保险和安全公司。
●建筑管理公司。
●工业设备操作者和制造商。
●核电站制造商、所有者和操作者。
●通信公司或操作者。
●要求对光纤电缆干扰进行探测、测量和定位的任何应用场所。
所要求保护的本发明克服了许多现有的光纤分布式传感技术的缺点和限制。而且，本发明能够探测和定位动态和瞬间事件，并比多数能定位干扰的其它光纤分布式传感系统简单和成本低。这样的系统与现有技术相比能够提供更低成本和越来越多的操作和安全的优点，并具有潜能在植物和生态环境下用于短期和长期的设备监视。
由于本领域的普通技术人员在本发明的精神和范围之内的对本发明进行修改可以很容易奏效，所以应当理解，本发明不仅限于本文中举例说明的特定的实施例。

Claims (27)

1.一种用于监视结构并定位事件位置的设备，包括：
一个光源；
一个波导管，用于从所述光源中接收光，以引起该光在所述波导管中在两个方向上传播，因而在所述波导管中提供反向传播的光信号，所述波导管能使反向传播的光信号或信号的一些特性受到由某个事件引起或指示的外部参数的修改或影响，以提供继续沿波导管传播的、修改后的反向传播光信号；以及
探测器装置，用于探测受参数影响的修改后的反向传播光信号，并用于确定所接收的修改后的反向传播光信号之间的时间差值，以便确定所述事件的位置。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述波导管是一个硅石波导管。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述光源用于同时发送到波导管相反的端上。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述光源是一个单独的光源。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述波导管是构成一个事件敏感光纤的一个或多个光纤。
6.如权利要求5所述的设备，其中，在所述波导管的任何一端或两端上进一步连接硅石波导管，以便增加透射反向传播信号之间的附加延迟，并且提供不敏感的引线波导管。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述探测器装置包括：
第一个和第二个光探测器，用于同时接收来自硅石波导管中的反向传播信号的辐射；以及
处理装置，用于接收来自所述第一个和第二个光探测器的信号，以确定相同干扰影响的信号之间的时间延迟或差值，因而确定所述事件的位置。
8.如权利要求7所述的设备，其中，一个波导管耦合器或一组波导管耦合器被安排在光源、光探测器和硅石波导管之间，以使光能够同时从光源发送到硅石波导管的两端，并且探测器装置还被连接到所述一个耦合器或一组耦合器上，以使反向传播透射辐射可以直接从硅石波导管通过所述一个耦合器或一组耦合器到达所述探测器装置。
9.如权利要求8所述的设备，其中，所述波导管连接到所述结构以监视所述结构。
10.如权利要求8所述的设备，其中，所述结构包括所述波导管，用于沿波导管将数据从一个地方发送到另一个地方，并且所述波导管同时从光源接收光，以提供反向传播光信号，这样就能够监视所述波导管的完整性和安全性。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述探测器还从被修改后的反向传播光信号中识别参数或确定参数的数量。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述波导管被安置在一个回路结构中，使得光可以从一个单独的光源同时发送到所述波导管的两端。
13.如权利要求11所述的设备，其中，所述波导管用在一个结构上以监视该结构。
14.一种用于监视结构以定位事件位置的方法，包括步骤：
使光被发送进入到波导管以便引起光在沿波导管的两个方向上传播，因而在波导管中提供反向传播的光信号，波导管能够使得反向传播光信号或这些信号的某些特性受到外部事件引起的外部参数的修改或影响，以提供继续沿所述波导管传播的、修改后的反向传播光信号；以及
探测受参数影响的修改后的反向传播光信号，并用于确定所接收的修改后的反向传播光信号之间的时间差值，以便确定所述事件的位置。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述光被发送到波导管的两端以提供反向传播信号。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述光被从一个单独光源发送到波导管的两端。
17.如权利要求14所述的方法，其中，从修改的信号中确定所述参数的数量和/或识别所述参数。
18.一种用于在光学波导管中定位事件的波导透射反向传播信号方法，包括步骤：
提供一种由波导管材料构成的传感光纤，该材料设计成用于同时发送反向传播光信号；
提供一种用于在光学波导管中定位事件的探测器；
提供一种用作传感光纤和探测器之间的不敏感光引导的由波导管材料构成的引线光纤；
提供一种用作传感光纤和光源之间的不敏感光引导的由波导管材料构成的引线光纤；
连接传感光纤和引线光纤，使得对准波导管的中心，并保持固定在接头上；
将反向传播的光信号发送到传感光纤和引线光纤，该光信号在所述传感光纤受到干扰时被修改，从而使修改后的反向传播光信号继续沿所述传感光纤传播；
通过引线光纤，将改变后的反向传播信号从传感光纤传送到探测器中，这样就可以测量和利用所接收的修改后的反向传播信号之间的时间差值，以便确定被传感事件的位置；以及
登记传感光纤光信号的任何变化，这样就可以确定传感参数的数量或识别传感的参数。
19.一种用于监视光纤通信链路并用于定位链路上干扰的位置的设备，其中，数据信号被发送到该链路中，并从该链路中接收数据信号，所述设备包括：
一个光源，用于将光发送到所述链路中，以引起该光沿着所述链路在两个方向上传播，从而在所述链路中提供反向传播的光信号，所述链路能使反向传播的光信号或信号的一些特性受到干扰的修改或影响，以提供继续沿所述链路传播的、修改后的反向传播光信号；以及
探测器装置，用于探测修改后的反向传播光信号，并用于确定所接收的、修改后的反向传播光信号之间的时间差值，以便确定干扰的位置。
20.如权利要求19所述的设备，其中，所述链路是一个硅石波导管。
21.如权利要求19或20所述的设备，其中，所述光源用于同时发送到所述链路的相反的端上。
22.如权利要求21所述的设备，其中，所述光源是一个单独的光源。
23.如权利要求22所述的设备，其中，所述探测器装置包括：
第一个和第二个光探测器，用于在所述链路中同时从反向传播信号中接收所述的光；以及
处理装置，用于从所述第一个和第二个光探测器接收信号，用于确定受相同干扰影响的信号之间的时间延迟或差值，从而确定所述干扰的位置。
24.如权利要求23所述的设备，其中，一个波导管耦合器或一组波导管耦合器被安置在光源、光探测器和所述链路之间，以使所述光可以从所述光源同时发送到所述链路的两端，而所述探测器装置也连接到所述一个波导管耦合器或一组波导管耦合器上，以使反向传播信号可以经过所述一个波导管耦合器或一组波导管耦合器从所述链路直接到达所述探测器装置上。
25.一种用于监视光纤通信链路以定位该链路上干扰的位置的方法，其中，数据信号被发送到该链路中，并从该链路中接收数据信号，所述方法包括步骤：
将光发送到该链路中，以使所述光沿所述链路在两个方向上传播，从而在所述链路中提供反向传播光信号，所述链路能使反向传播的光信号或信号的一些特性受到干扰的修改或影响，以提供继续沿所述链路传播的、修改后的反向传播光信号；以及
探测受干扰影响的修改后的反向传播光信号，并确定所接收的修改后的反向传播光信号之间的时间差值，以便确定干扰的位置。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述光发送到所述链路的两端，以提供所述反向传播信号。
27.如权利要求25所述的方法，其中，所述光从一个单独的光源发送到所述链路的两端上。
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