高精度光時域反射儀的研制.pdf

1、光時域反射儀是用于光纖、光纜線路故障檢測的主要儀器。該儀器一般釆用脈沖激光作為探測信號,通過檢測光纖中的后向瑞利散射及故障點處的菲涅爾反射信號,以獲得被測光纖中的衰減信息以及故障點的位置信息。然而,該測量方法存在距離分辨率與動態(tài)范圍無法同時提高的原理性矛盾，即隨著測量距離的增加，其距離分辨率會降低。目前，普通商用脈沖光時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，其測量精度無法實現(xiàn)對光纖、光纜線路中密集故障事件的精確測量。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)一種動態(tài)范圍大、精度高和成本低的光時域反射技術(shù)逐漸成為光纖故障檢測領(lǐng)域中一個亟待解決的問題。本文從上述應(yīng)用需求出發(fā)，提出并實驗驗證了一種基于布爾混沌直接調(diào)制激光器的光時域反射技術(shù)，該技術(shù)利用混沌隨機信號結(jié)合相關(guān)測量法，克服了傳統(tǒng)脈沖光時域反射儀中動態(tài)范圍與空間分辨率無法同時提高的矛盾，實現(xiàn)了與測量距離無關(guān)的光纖故障高精度（分米級）測量；此外，該技術(shù)在實現(xiàn)混沌光時域反射測量的基礎(chǔ)上又融入了脈沖光時域反射技術(shù)

3、，通過對兩種光纖故障檢測方式的組合、優(yōu)化設(shè)計，得到了一種既能測量光纖衰減信息又能實現(xiàn)光纖故障高精度定位的新型光時域反射儀系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠檢測到光纖的不匹配連接點和斷點等多種類型的反射（光纖故障）事件，其測量距離可達123 km（PC反射端面），并在該測量范圍內(nèi)可實現(xiàn)與距離無關(guān)的24 cm距離分辨率；同時，該系統(tǒng)還實現(xiàn)了對光纖衰減信息的精確測量。
　　本文闡述了光纖故障類型及其檢測原理，對傳統(tǒng)脈沖光時域反射技術(shù)和混沌光

4、時域反射技術(shù)進行了對比、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)合的新型光時域反射技術(shù)，實現(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測量。完成了新型光時域反射系統(tǒng)的設(shè)計以及系統(tǒng)中各模塊單元的開發(fā)，包括激光器驅(qū)動模塊、信號調(diào)制模塊、混沌信號產(chǎn)生模塊以及脈沖信號產(chǎn)生模塊等。利用搭建好的新型光時域反射系統(tǒng)對一根多段相連的單模光纖進行實際測量，從距離分辨率和最遠測量距離（動態(tài)范圍）兩個方面對該系統(tǒng)的性能進行了分析、評