專利名稱：使用模式耦合的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用模式耦合的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，是涉及在多模光纖中使用模式耦合的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)。
光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)使用光纖進(jìn)行侵入檢測(cè)，安裝在軍事區(qū)、機(jī)場(chǎng)、發(fā)電廠及類似機(jī)構(gòu)的安全區(qū)域或限制區(qū)域中，以保護(hù)其設(shè)施不受他人侵犯。使用這些系統(tǒng)可以減少保安人員數(shù)量并為通過(guò)內(nèi)置光纖進(jìn)行穩(wěn)定通信提供手段。
目前，產(chǎn)品中通常使用下列三種有代表性的方法使用光斑紋測(cè)量光信號(hào)的動(dòng)態(tài)成分的變化的方法；測(cè)量光損耗的靜態(tài)變化的方法；使用光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)測(cè)量變化的方法。然而，這三種方法的誤告警率都很高。
首先，使用光斑紋檢測(cè)侵入的系統(tǒng)通過(guò)以下方式確定是否有侵入發(fā)生在通過(guò)多模光纖傳播的連續(xù)波形中阻斷一部分光，測(cè)量其余未阻斷的光的干涉所產(chǎn)生的光斑紋或光功率。但是，由于此系統(tǒng)只感知由侵入者產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)變化部分，因而對(duì)周圍變化十分敏感。
另一種光纖侵入檢測(cè)方法是檢測(cè)在光纖彎折或切斷時(shí)導(dǎo)致的光損耗。但是，這種方法對(duì)于光纖的動(dòng)態(tài)變化(如，沖擊波和其它物理干擾)不敏感。
還有一種光纖侵入檢測(cè)方法是使用光脈沖的后向散射。在這種方法中，通過(guò)以下方式確定是否有侵入在光以脈沖波形傳輸時(shí)檢測(cè)由光傳輸媒質(zhì)后向散射的光。這種方法有一個(gè)特性即使是光纖上出現(xiàn)干擾的位置也能被檢測(cè)出來(lái)。但是，這種方法要進(jìn)行復(fù)雜的信號(hào)處理，且誤告警率也比其它方法高。
因此，需要一種簡(jiǎn)單的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)，能夠輕松地測(cè)量出光功率的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)變化。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)對(duì)從光源發(fā)出的光進(jìn)行分路并檢測(cè)和比較分路后光的功率來(lái)確定是否有侵入。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)包括光源、對(duì)從光源發(fā)出且通過(guò)光纖傳輸?shù)墓膺M(jìn)行分路的光分路器、檢測(cè)由光分路器分路后的光功率值的多個(gè)檢測(cè)器以及通過(guò)對(duì)每個(gè)檢測(cè)器的輸出執(zhí)行預(yù)先確定的操作來(lái)確定是否有侵入的測(cè)定器。
通過(guò)對(duì)照以下附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例后，本發(fā)明的上述目標(biāo)及優(yōu)勢(shì)將變得更為明了

圖1是依據(jù)本發(fā)明的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)的方框圖；圖2A和2B分別顯示了正常狀態(tài)和侵入狀態(tài)下相對(duì)于頻率的功率譜；圖3A和3B分別顯示了正常狀態(tài)和侵入狀態(tài)下，依賴于圖1中第一和第二檢測(cè)器間輸出信號(hào)之差的交流電流(AC)成分隨時(shí)間的變化；以及圖4A和4B分別顯示了正常狀態(tài)和侵入狀態(tài)下，依賴于圖1中第一和第二檢測(cè)器輸出信號(hào)之和的直流電流(DC)成分隨時(shí)間的變化。
圖1是依據(jù)本發(fā)明的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)的方框圖。當(dāng)來(lái)自能輸出連續(xù)波形的激光二極管的光信號(hào)輸出被耦合到多模光纖時(shí)，它會(huì)由于光纖的特性而以多模形式傳播。當(dāng)侵入者物理地干擾了傳輸該光信號(hào)的多模光纖時(shí)，光纖中傳輸光信號(hào)的各模間會(huì)發(fā)生光功率躍遷。如果光的這些模進(jìn)入由多模光纖實(shí)現(xiàn)的光分路器中，由于各模在光分路器中的耦合系數(shù)不同，因而來(lái)自光分路器的各分束光輸出的功率也不相同。于是，光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)測(cè)量輸出端口上分光束功率的變化來(lái)檢測(cè)物理干擾。
參照?qǐng)D1，光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)包括光源100、傳輸發(fā)自光源100的光的多模光纖101、對(duì)由多模光纖101傳輸?shù)墓膺M(jìn)行分路的光分路器102、檢測(cè)由光分路器102分路的光的功率的第一和第二檢測(cè)器103和104以及使用檢測(cè)到的光功率來(lái)確定是否有侵入的測(cè)定器105。優(yōu)選情況下，光源100是連續(xù)輸出激光的激光二極管。
在光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)工作時(shí)，如果從光源100連續(xù)輸出的激光被耦合到多模光纖101中，它會(huì)由于多模光纖101的特性而以多模形式傳播。這時(shí)，當(dāng)侵入者物理地干擾了傳輸該光信號(hào)的多模光纖101時(shí)，光的每個(gè)模都會(huì)躍遷到另一個(gè)模(即，發(fā)生模式耦合)，每個(gè)模的分路后的光功率發(fā)生變化。這里，模式耦合表示模間的功率耦合。由于光分路器102中各模的耦合系數(shù)不同，各模間分路后的光功率也互不相同。這樣，由光分路器102分路以及輸出的光功率便發(fā)生了變化。第一和第二檢測(cè)器103和104測(cè)量由光分路器102輸出的光束的功率。測(cè)定器105通過(guò)對(duì)由第一和第二檢測(cè)器103和104檢測(cè)并輸出的光功率值進(jìn)行加、減來(lái)比較這些值的差別，從而確定光功率的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)變化。此外，光分路器102的設(shè)計(jì)考慮到了周圍環(huán)境，以便能有選擇地控制周圍環(huán)境的敏感性。
圖2A和2B分別顯示了正常狀態(tài)和侵入狀態(tài)下相對(duì)于頻率的功率譜。如圖2B所示，在發(fā)生侵入時(shí)低頻部分的功率譜發(fā)生變化。
圖3A和3B分別顯示了正常狀態(tài)和侵入狀態(tài)下，依賴于圖1中第一和第二檢測(cè)器間輸出信號(hào)之差的交流電流(AC)部分隨時(shí)間的變化。如圖3B所示，電流在有侵入時(shí)發(fā)生變化，正常狀態(tài)則不變化。
圖4A和4B分別顯示了正常狀態(tài)和侵入狀態(tài)下，依賴于圖1中第一和第二檢測(cè)器輸出信號(hào)之和的直流電流(DC)部分隨時(shí)間的變化。如圖4B所示，DC部分在有侵入時(shí)比正常狀態(tài)下的值小。
依據(jù)本發(fā)明，對(duì)在多模光纖中傳輸時(shí)有模式耦合的光進(jìn)行了分路，并測(cè)量和比較分路后的各光功率值，從而可以同時(shí)測(cè)量由侵入者的物理干擾導(dǎo)致的光信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化以及光損耗的靜態(tài)變化。此外，光分路器的設(shè)計(jì)可以參照周圍環(huán)境進(jìn)行。
權(quán)利要求
1．光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)，包括光源；用以對(duì)從光源發(fā)出且通過(guò)光纖傳輸?shù)墓膺M(jìn)行分路的光分路器；用以檢測(cè)由光分路器分路的光功率值的多個(gè)檢測(cè)器；以及通過(guò)在各檢測(cè)器的輸出上執(zhí)行預(yù)先確定的操作來(lái)確定是否有侵入的測(cè)定器。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，光源是連續(xù)輸出激光的激光二極管。
3．權(quán)利要求1中的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在多模光纖受到干擾后會(huì)在其中發(fā)生模式耦合，光分路器更改了在模間分路后的光功率。
4．權(quán)利要求1中的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)定器通過(guò)以下方式確定是否有侵入提取隨多個(gè)檢測(cè)器的輸出信號(hào)之差改變的交流電流(AC)成分。
5．權(quán)利要求1中的光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)定器通過(guò)以下方式確定是否有侵入提取隨多個(gè)檢測(cè)器的輸出信號(hào)之差改變的交流電流(AC)成分以及隨其輸出信號(hào)之和變化的直流電流(DC)成分。
全文摘要
一個(gè)光纖侵入檢測(cè)系統(tǒng),含有光源、對(duì)從光源發(fā)出且通過(guò)光纖傳輸?shù)墓膺M(jìn)行分路的光分路器、檢測(cè)由光分路器分路的光功率值的多個(gè)檢測(cè)器以及通過(guò)在各檢測(cè)器的輸出上執(zhí)行預(yù)先確定的操作來(lái)確定是否有侵入的測(cè)定器。依據(jù)本系統(tǒng),對(duì)在多模光纖中傳輸時(shí)有模式耦合的光進(jìn)行了分路并測(cè)量和比較分路后的各光功率值,從而可以同時(shí)測(cè)量由侵入者的物理干擾導(dǎo)致的光信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化以及光損耗的靜態(tài)變化。此外,光分路器的設(shè)計(jì)可以參照周圍環(huán)境進(jìn)行。
文檔編號(hào)G08B13/183GK1311497SQ01108939
公開(kāi)日2001年9月5日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月29日
發(fā)明者李完九 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社