高精度光時(shí)域反射儀的研制.pdf

1、光時(shí)域反射儀是用于光纖、光纜線路故障檢測(cè)的主要儀器。該儀器一般釆用脈沖激光作為探測(cè)信號(hào),通過檢測(cè)光纖中的后向瑞利散射及故障點(diǎn)處的菲涅爾反射信號(hào),以獲得被測(cè)光纖中的衰減信息以及故障點(diǎn)的位置信息。然而,該測(cè)量方法存在距離分辨率與動(dòng)態(tài)范圍無法同時(shí)提高的原理性矛盾，即隨著測(cè)量距離的增加，其距離分辨率會(huì)降低。目前，普通商用脈沖光時(shí)域反射儀的典型空間分辨率通常在數(shù)米至數(shù)十米量級(jí)，其測(cè)量精度無法實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖、光纜線路中密集故障事件的精確測(cè)量。隨著光纖通

2、信和光纖到戶網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，研發(fā)一種動(dòng)態(tài)范圍大、精度高和成本低的光時(shí)域反射技術(shù)逐漸成為光纖故障檢測(cè)領(lǐng)域中一個(gè)亟待解決的問題。本文從上述應(yīng)用需求出發(fā)，提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種基于布爾混沌直接調(diào)制激光器的光時(shí)域反射技術(shù)，該技術(shù)利用混沌隨機(jī)信號(hào)結(jié)合相關(guān)測(cè)量法，克服了傳統(tǒng)脈沖光時(shí)域反射儀中動(dòng)態(tài)范圍與空間分辨率無法同時(shí)提高的矛盾，實(shí)現(xiàn)了與測(cè)量距離無關(guān)的光纖故障高精度（分米級(jí)）測(cè)量；此外，該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)混沌光時(shí)域反射測(cè)量的基礎(chǔ)上又融入了脈沖光時(shí)域反射技術(shù)

3、，通過對(duì)兩種光纖故障檢測(cè)方式的組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了一種既能測(cè)量光纖衰減信息又能實(shí)現(xiàn)光纖故障高精度定位的新型光時(shí)域反射儀系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠檢測(cè)到光纖的不匹配連接點(diǎn)和斷點(diǎn)等多種類型的反射（光纖故障）事件，其測(cè)量距離可達(dá)123 km（PC反射端面），并在該測(cè)量范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)與距離無關(guān)的24 cm距離分辨率；同時(shí)，該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖衰減信息的精確測(cè)量。
　　本文闡述了光纖故障類型及其檢測(cè)原理，對(duì)傳統(tǒng)脈沖光時(shí)域反射技術(shù)和混沌光

4、時(shí)域反射技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比、分析，并指出了它們存在的問題。提出了混沌光與脈沖光相結(jié)合的新型光時(shí)域反射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了與距離無關(guān)的光纖故障高精度定位以及光纖衰減信息的同時(shí)測(cè)量。完成了新型光時(shí)域反射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)中各模塊單元的開發(fā)，包括激光器驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)調(diào)制模塊、混沌信號(hào)產(chǎn)生模塊以及脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊等。利用搭建好的新型光時(shí)域反射系統(tǒng)對(duì)一根多段相連的單模光纖進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，從距離分辨率和最遠(yuǎn)測(cè)量距離（動(dòng)態(tài)范圍）兩個(gè)方面對(duì)該系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析、評(píng)