2、偏振传感器与机器学习助力葡萄叶疾病诊断

偏振传感器与机器学习助力葡萄叶疾病诊断

1 偏振传感器原理与物理基础

偏振传感器在测量物理量变化方面具有独特优势。其基本结构包含线偏振光源和双折射（通常为熊猫型）光纤作为传感元件。输入信号需均匀分布到熊猫光纤的慢轴和快轴，被测量的物理量会引起偏振态或差分群时延（DGD）的变化，可通过偏振计（实验室实验时）或专用光探测器（生产传感器系统时）检测到。

偏振传感器的主要优点在于探测器速度快，非常适合检测被测物理量的快速变化，常仅用于检测变化是否发生，并提供二进制输出。在张力测量中，纵向张力会影响差分群时延。研究目标是验证偏振传感器不仅能提供二进制输出，还能提供张力强度信息。

光在光纤中沿两个正交偏振平面传播，通常将波传播方向记为 zz 轴，水平平面为 xx 或快轴方向，垂直平面为 yy 或慢轴。光脉冲在光纤中传播时，在输入端投影到慢轴和快轴，两轴信号传播速度不同，导致在测量光纤末端脉冲投影到达时间不同。

这种情况在保偏光纤中较为简单，而传统单模光纤（G.652）中，由于外部应力强度和方向差异、热应力不同等，存在慢轴和快轴方向不同的分段。光纤远端的最终差分群时延会随外部影响变化，信号群速度差异会导致光脉冲失真，在电信领域有重要意义。此时用平均的偏振模色散（PMD）代替 DGD，DGD 和 PMD 关系密切，电信网络中测量 PMD 的设备也可用于保偏光纤的 DGD 测量。

2 DGD 测量方法

ITU - T 建议 G650.2 中记录了多种 DGD 和 PMD 测量方法，当代电信网络中最常用的是 GINTY - 广义干涉法。其测量设置包括：
- 偏振光源
- 被测光纤（FUT）
- FUT 输出端的输入分析